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炭化ホウ素 (化学式はおよそ B4C) は、非常に硬いホウ素炭素セラミックであり、戦車の装甲、防弾チョッキ、エンジン破壊工作の粉、および多数の産業用途に使用される材料です。ビッカース硬度は 30 GPa を超え、立方晶窒化ホウ素とダイヤモンドに次ぐ、最も硬い既知の材料の 1 つです。

炭化ホウ素（Boron Carbide, BN）は、金属ホウ化物が関与する反応の副産物として 19 世紀に発見されましたが、その化学式は不明でした。化学組成が B4C と推定されたのは 1930 年代になってからです。材料がこの正確な 4:1 の化学量論を持っているかどうかについては論争が残っていました。実際には、材料はこの式に関して常にわずかに炭素不足であり、X 線結晶構造解析はその構造が非常に複雑であることを示しています。

これらの特徴は、非常に単純で正確な B4C 実験式に反対するものでした。B12 構造単位のために、「理想的な」炭化ホウ素の化学式は、しばしば B4C ではなく B12C3 と書かれ、炭化ホウ素の炭素欠乏が記述されます。炭化ホウ素は、二十面体ベースのホウ化物に典型的な複雑な結晶構造を持っています。そこでは、B12 正二十面体が菱面体格子単位 (空間群: R3m (No. 166)、格子定数: a = 0.56 nm および c = 1.212 nm) を形成し、単位胞の中心に存在する C-B-C 鎖と、両方の炭素を取り囲んでいます。原子は隣接する 3 つの 20 面体を橋渡しします。この構造は階層化されています。B12 正二十面体と架橋炭素は、c 平面に平行に広がり、c 軸に沿って積み重なるネットワーク平面を形成します。格子には、B12 二十面体と B6 八面体の 2 つの基本構造単位があります。 B6八面体はサイズが小さいため、相互接続できません。代わりに、隣接層の B12 二十面体に結合し、これにより c 面の結合強度が低下します。

B12 構造単位のため、「理想的な」炭化ホウ素の化学式は B4C ではなく B12C3 と書かれることが多く、炭化ホウ素の炭素欠損は B12C3 と B12C2 単位の組み合わせで表されます。一部の研究では、ホウ素二十面体に 1 つまたは複数の炭素原子が取り込まれる可能性が示されており、化学量論の炭素の多い端では (B11C)CBC = B4C などの式が生じますが。したがって、「炭化ホウ素」は単一の化合物ではなく、異なる組成の化合物のファミリーです。一般的に見られる元素の比率に近似する一般的な中間体は、B12(CBC) = B6.5C です。

炭化ホウ素（Boron Carbide）は化学反応の副産物として19世紀に発見されましたが、炭化ホウ素の生物学的役割や化学的役割はこの化合物が発見され、数十年が経過してから知られています。この元素は中性子吸収率が高く、これらの性質によりイオン化放射線の安定性を有しています。さらに、軽量高硬度特性を持つ元素として知られており、機械的特性も優れています。

炭化ホウ素は他の元素とは異なり、例外的に硬く耐性があります。また、この元素は密度が低く酸に耐性があり、化学的に安定した特徴を持っています。これらの要素は高い圧縮強度と組み合わされ、炭化ホウ素の粉末はラッピングペーストのような用途に理想的です。

炭化ホウ素（Boron Carbide）の用途

炭化ホウ素は反応性がなく安定した元素であり、機械的特性も非常に優れております。また、いくつかの産業で有用に使用される元素です。他にも様々な方面で使用されている元素で研究が進行中であり、発展の可能性が非常に高い元素です。

•原子炉制御棒

•高速中性子シールド用

•ラッピングペースト

•ロック

•ノズル

•車体と手袋メッキ

•固体燃料とエネルギー原料

•金属マットレス化合物

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炭化ホウ素（Boron Carbide, BN）の性質と使用