Özet
Günümüz teknolojisinde hızla ilerleme kaydeden nano malzemelerin kullanımı sıklıkla artmaktadır. Her alanda önümüze çıkmaya başlayan nano malzemeler dünya çapında araştırılmaya devam etmektedir. İlaç, kozmetik, enerji, savunma ve birçok alanda kullanılmaya devam edilen nano malzemelerin, kullanılan ürünlerin kalite ve özelliklerini artırdığı bilinmektedir. Üretim maliyetleri kalitesine göre artış gösteren nano malzemelerin, düşük kaliteli olanları bile kullanıldığı ürünün özelliklerinde olumlu artış göstermektedir. Hekzagonal bor nitrür bunlardan bir tanesidir.
Giriş
Beyaz grafen olarak literatürde yeri geçen bor ve azot atomlarının bal peteği yapısında bağ kurarak oluşan hekzagonal bor nitrür; yalıtkan, beyaz renkli, güçlü sürtünme ve kırılma direnci sağlayan nano malzemedir. Özellikle plazma kaplama ile matkap uçlarında sürtünme kırılma direncinin %30’a kadar yükseldiği uzmanlar tarafından gözlemlenmiştir.
İnsan vücudu içerisinde kırılan ve onarılamayacak kemikler için kullanılan implantların enfeksiyon riski ameliyat ortamı yüzünden çok fazladır. Bu gibi bir durumda vücut içerisinde enfeksiyon gösteren implanta sahip hastanın tekrar ameliyata girerek implantın temizlenmesi ve gerekirse değiştirilmesi gerekmektedir. Oldukça sorunlu olan bu süreç birçok hastada yaşanmaktadır. Yapılan araştırmalar, vücut içerisinde kullanılan implantların plazma yöntemi ile bor nitrürle kaplanmasının enfeksiyon riskini ciddi bir şekilde düşürdüğünü ortaya koymuştur.
Hekzagonal bor nitrürün plazma ile kaplanması sırasında kübik yapısına dönüşmesi tutunduğu yüzeyde şeffaf bir katman oluşturmasına sebebiyet vermektedir. Bu katman nano seviyesinde olup boyutuna göre çok yüksek bir sağlamlık kazandırmaktadır. Bu işlemi gerçekleştiren cihaz 400 mm boyutundan büyük parçaları içerisine alacak kapasiteye sahip değildir. Ayrıca maliyeti ciddi bir şekilde artırmaktadır. Kompleks bir sistem olmasının yanı sıra sürekliliği şu an sahip olduğumuz teknoloji ile endüstriyel boyuta taşınamamaktadır. Boya ve kaplama gibi ürünlerin içerisinde kullanılması için kendi formunda dolgu olarak kullanılmalıdır. Formülasyonlar içerisinde optimize hale getirilmeli ve gerekli Ar-Ge çalışmaları yapılmalıdır. Uygun formülasyon elde edilmesi sonucunda gerekli alanda yüksek performanslı ürün elde edilecektir.
Hekzagonal bor nitrür katı beyaz bir malzemedir, pudramsı bir dokusu vardır ve çözünebilir değildir. Boya ve kaplama gibi katma değeri nano malzemelerin kullanıldığı diğer alanlara göre düşük olan ürünler içeresinde kullanımı maliyeti şiddetli bir şekilde artırmaktadır. Kalite olarak nitelendirebileceğiz boyut, yüzey alanı ve katman sayısına göre boya ve kaplama alanlarında kullanılabilir. Katman sayısının artması, boyutunun artması ve yüzey alanının genişlemesi kalitesini düşürücü etkilerdir. Boya ve kaplamalar için dolgu malzemesi gibi kullanımlarda kendi özelliklerini kaplama içerisine aktarabilir.
Nano boyutta bulunan hekzagonal bor nitrürün düşük miktarda kullanımı bile gerekli dirençleri sağlayacaktır. Boya ve kaplama içerisinde bulunan diğer malzemeler ile etkileşim gerçekleştirerek kendi üstün özelliklerini boya ve kaplama içerisine aktararak ürünün kalitesini artırmaktadır.
Bor atomundan oluşan moleküllerin anti bakteriyal özellik taşıdığı bilinmektedir. Firmalar, bu özelliğinden yararlanarak hekzagonal bor nitrürün anti-fouling özellikli kaplamalarda kullanılmasına yönelik Ar-Ge çalışmaları yürütmektedir.
Bunun yanında anti korozyon özelliği yüksek olan hekzagonal bor nitrür ile korozyon dirençli kaplama geliştirilme çalışmaları devam etmektedir. 2 boyutlu yapıya sahip olan düzlemsel hekzagonal bor nitrür metal yüzeyinde örtücü özellik sağlayarak korozyonu oluşturan ortam ve iyonları metal yüzeyinden uzak tutarak korozyonun önüne geçmektedir.
Ayrıca alev direnci yüksek olan hekzagonal bor nitrür ile aleve karşı dirençli kaplamalar geliştirilmesine yönelik çalışmalar araştırmacılar tarafından sürdürülmektedir. 2973 °C erime noktasına sahip olan hekzagonal bor nitrürün kaplama içerisinde kullanılması sayesinde alev direnci yüksek kaplamalar üretilebilir.
Sonuç
Bu ve benzer birçok pozitif özelliğe sahip hekzagonal bor nitrürün kullanımı, yeni nesil boya ve kaplama üretiminin kapısını açacaktır. Nano malzemelerin kullanımı ile daha düşük miktarda kullanılan malzeme ile daha kaliteli ürünler elde edilebilmektedir. Günümüz teknolojisine ayak uydurarak daha ileri düzey ürünler üretmenin yolu nano malzemelerden geçmektedir. Ar-Ge çalışmalarının artmasıyla dünya genelinde yeni nesil teknolojilere sürekli olarak adapte olmaktayız.
Kaynakça
[1] Kaya O., 2D hexagonal boron nitride-based anticorrosion coatings, J. Phys. Mater. 8 (2025) 042002
[2] Saji V.S., 2D hexagonal boron nitride (h-BN) nanosheets in protective coatings: A literature review, Heliyon 9 (2023) e19362
[3] QSAM, Difference between cubic and hexagonal boron nitride.
MSc. N. Mete Kaleli
Ar-Ge Uzmanı
