boruro de silicio

Los boruros de silicio (también conocidos como siliciuros de boro) son compuestos cerámicos ligeros formados entre silicio y boro . Se han descrito varios compuestos estequiométricos de boruro de silicio, SiB _{n : triboruro de silicio, SiB 3} , tetraboruro de silicio, SiB ₄ , hexaboruro de silicio, SiB ₆ , así como SiB _n ( n = 14, 15, 40, etc.). Henri Moissan y Alfred Stock informaron por primera vez en 1900 que las fases n = 3 y n = 6 se producían conjuntamente como una mezcla calentando brevemente silicio y boro en un recipiente de arcilla. El tetraboruro se sintetizó por primera vez directamente a partir de los elementos en 1960 por tres grupos independientes: Carl Cline y Donald Sands; Ervin Colton; y Cyrill Brosset y Bengt Magnusson. Se ha propuesto que el triboruro es una versión rica en silicio del tetraboruro. Por lo tanto, la estequiometría de cualquiera de los compuestos podría expresarse como SiB _{4 - x} donde x = 0 o 1. Todos los boruros de silicio son materiales cristalinos negros de densidad similar: 2,52 y 2,47 g cm ⁻³ , respectivamente, para los compuestos n = 3(4) y 6. En la escala de Mohs de dureza mineral , SiB _{4 - x} y SiB ₆ son intermedios entre el diamante (10) y el rubí (9). ^{[ 1 ]} Los boruros de silicio pueden crecer a partir de silicio saturado con boro en estado sólido o líquido.

La estructura cristalina del SiB₆ _contiene icosaedros interconectados ( poliedros con 20 caras), icosihexaedros (poliedros con 26 caras), así como átomos aislados de silicio y boro. Debido a la diferencia de tamaño entre los átomos de silicio y boro, el silicio puede sustituir al boro en los icosaedros B₁₂ _hasta una estequiometría límite correspondiente a SiB₂.₈₉ _. [ ^{2 ] La} estructura del tetraboruro SiB₄ _es isomorfa a la del carburo de boro (B₄C ₎ , _B₆P y B₆O _. Es metaestable con respecto al hexaboruro. Sin embargo, puede prepararse debido a la relativa facilidad de nucleación y crecimiento del cristal. ^{[ 3 ]}

Tanto el _{SiB₄₋ₓ como} el SiB₆ _se oxidan superficialmente al calentarse en aire u oxígeno, y ambos son atacados por ácido sulfúrico hirviendo y por flúor , cloro y bromo a altas temperaturas. Los boruros de silicio son conductores eléctricos. El hexaboruro tiene un bajo coeficiente de dilatación térmica y una alta sección transversal nuclear para neutrones térmicos.

El tetraboruro de silicio se utilizó en la fabricación de los recubrimientos negros aplicados a las baldosas de aislamiento superficial reutilizables de alta temperatura que componían la parte inferior del sistema de protección térmica del transbordador espacial . ^{[ 4 ]}