Carbonitruro di afnio
| Carbonitruro di afnio | |
|---|---|
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | CHf2N |
| Massa molecolare (u) | 204,51 |
| Aspetto | polvere nera inodore |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 12,65-13,073 |
| Solubilità in acqua | praticamente insolubile |
| Temperatura di fusione | >4 000 °C (4 273 K) |
| Indicazioni di sicurezza | |
Il carbonitruro di afnio è un materiale inorganico multianione composto da afnio, carbonio e azoto, appartenente alle ceramiche ultra refrattarie e caratterizzato da un'altissima resistenza termica e meccanica.
Sintesi[modifica | modifica wikitesto]
Il carbonitruro di afnio può essere ottenuto utilizzando diversi processi di deposizione, come la deposizione chimica da vapore e la deposizione sputtering, un processo di deposizione fisica da vapore in cui il materiale viene vaporizzato su una superficie bersaglio attraverso uno sputtering fisico.
Proprietà[modifica | modifica wikitesto]
Il carbonitruro di afnio, che si presenta a temperatura ambiente come una polvere nera inodore, è una soluzione solida di carburo di afnio e nitruro di afnio in cui gli atomi di carbonio e azoto occupano gli spazi ottaedrici presenti all'interno del reticolo cristallino dell'afnio. Solitamente carente in azoto e carbonio, esso ha una composizione solitamente espressa come HfCxNy, con una struttura cubica a facce centrate.[1]
Nel 2015, simulazioni effettuate con metodi ab initio avevano previsto per il carbonitruro di afnio, in particolar modo per l'HfC0,75N0,25, un punto di fusione di 4110±62 °C, ossia il valore più alto mai osservato in qualunque materiale, che avrebbe superato di circa 200 °C il precedente record del carburo di tantalio afnio, TaxHfy-xCy, di 3905±82 °C.[2]
Misurazioni sperimentali effettuate nel 2020 all'Università Statale di Scienze e Tecnologie di Mosca su campioni di HfC0,5N0,35 hanno mostrato che il punto di fusione del composto è in effetti superiore ai 4000 °C, confermando di fatto le previsioni del 2015 senza comunque dare un valore preciso date le difficoltà tecniche poste dalle alte temperature necessarie alla sperimentazione, e facendo del carbonitruro di afnio il materiale più altofondente noto fino al 2024, superando il carburo di afnio, che aveva ottenuto tale titolo nel 2018 con un punto di fusione confermato di 3982±30 °C superando a sua volta il già citato carburo di tantalio afnio.[3][4]
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ A. A. Lavrentyev, B. V. Gabrelian, V. B. Vorzhev, I. Ya. Nikiforov, O. Yu. Khyzhun e J. J. Rehr, Electronic structure of cubic HfxTa1-xCy carbides from X-ray spectroscopy studies and cluster self-consistent calculations, in Journal of Alloys and Compounds, vol. 462, n. 1-2, 26 agosto 2008, pp. 4-10, DOI:10.1016/j.jallcom.2007.08.018. URL consultato l'8 aprile 2024.
- ^ Qi-Jun Hong e Axel van de Walle, Prediction of the material with highest known melting point from ab initio molecular dynamics calculations, in Physical Review B, vol. 92, n. 2, American Physical Society, 20 luglio 2015, DOI:10.1103/PhysRevB.92.020104. URL consultato l'8 aprile 2024.
- ^ Veronika Suvorova et al., Fabrication of ultra-high-temperature nonstoichiometric hafnium carbonitride via combustion synthesis and spark plasma sintering, in Ceramics International, vol. 46, n. 10, Marzo 2020, pp. 2728, DOI:10.1016/j.ceramint.2020.03.158. URL consultato l'8 aprile 2024.
- ^ Omar Cedillos-Barraza, Dario Manara, K. Boboridis, Tyson Watkins, Salvatore Grasso, Daniel D. Jayaseelan, Rudy J. M. Konings, Michael J. Reece e William E. Lee, Investigating the highest melting temperature materials: A laser melting study of the TaC-HFC system, in Scientific Reports, vol. 6, 2016, pp. 37962, Bibcode:2016NatSR...637962C, DOI:10.1038/srep37962, PMC 5131352, PMID 27905481. URL consultato l'8 aprile 2024.
