ბორის ბოჭკო
ბორის ბოჭკოები
ბორი (ლათ. Borum) უფერო, რუხი, წითელი კრისტალური ან მუქი ამორფული ნივთიერებაა. ცნობილია მისი 10-ზე მეტი ალოტროპიული მოდიფიკაცია. ბორი წარმოადგენს ტრივიალურ მეტალოიდს, რომელიც დიდი რაოდენობით გვხვდება ბორაქსის და ალექსისტის აქროლად საბადოებში
სიმბოლო – B;
სიმკვრივე – 2080 კგ/მ3;
დნობის ტემპერატურა – 2076°C;
დუღილის ტემპერატურა – 3928°C;
სიმაგრე მოოსის სკალით 9,5.
ამორფული ბორი მურა ფერის ფხვნილია, კრისტალური ბორი კი შავი ფერისაა, რომელიც საკმაოდ მძიმეა და ოთახის ტემპერატურაზე სუსტი გამტარია. ბორი მყიფე და ძალიან მაგარი ნივთიერებაა (ჩამორჩება მხოლოდ ალმასს, ნახშირბადის ნიტრიდს, ბორის ნიტრიდს, ბორის კარბიდს, ბორი-ნახშირბად-სილიციუმის შენადნობს, სკანდიუმ-ტიტანის კარბიდს). გამოიყენება დანამატების სახით ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში, კომპოზიტურ მასალებში, ხოლო მისი ნაერთები უმნიშვნელოვანეს როლს ასრულებენ როგორც მსუბუქი სტრუქტურული მასალები, ინსექტიციდები (მწერების საწინააღმდეგოდ), კონსერვანტები და რეაგენტები ორგანული სინთეზისათვის. პირველად მიღებულ იქნა 1808 წელს ფრანგი ფიზიკოსის ჟოზეფ ლუი გეილუსაკის და ლუი ჟაკ ტენარის მიერ, ბორის ანჰიდრიდის B2O3-ის გახურებით ლითონურ კალიუმთან ერთად.
ელემენტარული ბორი ბუნებაში არ გვხვდება. იგი შედის ბევრ ნაერთში და ფართოდაა გავრცელებული, განსაკუთრებით მცირე კონცენტრაციებით ბოროსილიკატების და ბორატების სახით, ასევე იზომორფული მინარევების სახით შედის ბევრი ამოფრქვეული და დანალექი ქანის მინერალებში. არის ნავთობში და ზღვის წყალში, მარილიან ტბებში, ცხელ წყაროებსა და ვულკანურ ტალახში. ბორის მინერალების ძირითადი ფორმებია: ბოროსილიკატები (დატოლიტი, დანბურიტი) და ბორატები (ბურა, აშარიტი, ჰიდრობორაციტი, ინიოიტი, კალიბორიტი).
ბორის ბოჭკოები წარმატებით გამოიყენება თანამედროვე პოლიმერული კომპოზიტური მასალების მატრიცების დაარმირებისათვის, სუფთა ბორი – მეტალურგიაში როგორც მიკრომალეგირებელი ელემენტი (მნიშვნელოვნად ზრდის ფოლადების გლინვადობას), ბორის ნაერთები – გაზოდინამიკური საკისრების დასამზადებლად, ბორ-ნახშირბად-სილიციუმი – აბრაზიულ მასალად, ბორმჟავა – ატომურ ენერგეტიკაში, ბორწყალბადები – სარაკეტო საწვავად და სხვ.
ბორის ბოჭკოები
ბორის ბოჭკოების წარმოება დაიწყეს 1960-იან წლებში, რადგან მინის ბოჭკოებს დაბალი დრეკადობის მოდული გააჩნდა. მან ფართო გავრცელება ვერ პოვა ძალიან მაღალი ფასის გამო (1 კგ ბოჭკო 3000 ამერიკული დოლარი ღირს), მაგრამ მნიშვნელოვან როლს თამაშობს საავიაციო და კოსმოსურ მრეწველობაში. მისი გამოყენება კომპოზიტებში უზრუნველყოფს სიმტკიცის, დაღლილობითი მახასიათებლებისა და დრეკადობის მოდულის მაღალ დონეს.
ბორის ბოჭკოების მიღების ტექნოლოგიას საფუძვლად უდევს ბორის დალექვა ვოლფრამის ძაფზე (დიამეტრი 10-12 მკმ), რომელიც მიმდინარეობს აირულ რეაქტორში (რეაქტორის სიგრძეა 2 მ-მდე). ვოლფრამის ძაფი ხურდება 1350°C ტემპერატურამდე მასში ელეტროდენის გატარებით. ბოჭკოს მისაღებად, წყალბადისა და ბორის ტრიქლორის (სამქლორიანი) ნარევიდან ბორი დაილექება ვოლფრამის მავთულზე, შემდეგი რეაქციით:
- 2ВСl3 + 3Н2 → 2В + 6НСl.
რეაქციის სიჩქარეა 0,9 კგ ბორი ერთ კვირაში. მიღებული ბორი რჩება ვოლფრამის მავთულზე, ხოლო ქლორწყალბადის აირი მიდის ატმოსფეროში ან ბრუნდება ახალ ტექნოლოგიურ ციკლში.
ასეთი ბოჭკოები მრეწველობაში მზადდება დიამეტრით 100, 140 და 200 მკმ. ბოჭკოში რომ იყოს ბორის მაქსიმალური შემცველობა და მექანიკური მახასიათებლების დონე, აუცილებელია რეაქტორში მიმდინარე ტექნოლოგიური პროცესების ზუსტი დაცვა.
როდესაც საჭიროა მხურვალმედეგი თვისებების გაუმჯებესება, ბორის ბოჭკოს ზედაპირულად ფარავენ სილიციუმის კარბიდით.
სხვა მასალის ბოჭკოებისგან განსხვავებით ბორის ბოჭკოებს დიდი წინაღობა ახასიათებთ ძვრის დეფორმაციების წონააღმდეგ (ძვრის დრეკადობის მოდული 180 გპა), თუმცა აქვთ სიმტკიცის მნიშვნელოვანი სტატისტიკური გაბნევა (სიმტკიცის ვარიაციის კოეფიციენტი მერყეობს ზღვრებში 17-36%).
ბორის ბოჭკოები ძირითადად გამოიყენება კომპოზიტურ მასალებში ალუმინისა და პოლიმერული მატრიცებით.
ბორის ბოჭკოების უარყოფითი მხარეებია: სიძვირე, ექსპლუატაციის შეზღუდული ტემპერატურული რეჟიმი (400°C-მდე), სიმრუდის მცირე რადიუსი (მოითხოვს დიდი დიამეტრის გადასახვევ დოლებს) და სხვ.
თანამედროვე პირობებში ბორის ბოჭკოები ძირითადად გამოიყენება სარაკეტო და კოსმოსურ ტექნიკაში, ტენისისა და ბადმინტონის რაკეტების, თხილამურების, ჰოკიჯოხების, სათევზაო ანკესის ჯოხების დასამზადებლად, აგრეთვე მაღალი პასუხისმგებლობის კლასის მქონე შენობების ელემენტების რეკონსტრუქციისა და რემონტისათვის.
