硼是一种类金属元素,常温下为黑色或银灰色固体,硬度高、熔点高、耐火性好,密度约 2.08 g/cm³,是一种被广泛用于功能性材料而非结构材料的小用量、高价值元素。硼最大宗的工业消费来自玻璃和陶瓷:在硼硅酸盐玻璃中加入氧化硼,可以降低热膨胀系数、提高耐热冲击能力,从而制成实验室烧杯、烹饪玻璃锅具和太阳能面板盖板玻璃。在冶金中,硼以硼铁或硼合金形式加入钢中微量合金化,提高钢的淬透性,少量硼即可显著减少镍、铬等昂贵合金元素的用量,广泛用于汽车齿轮、螺栓和高强度结构件。
硼纤维比强度高、耐高温,与环氧树脂或铝复合制成硼纤维增强材料,用于航空航天器结构件、高尔夫球杆和网球拍等运动器材。在核工业中,硼-10 同位素吸收中子的能力极强,被做成控制棒、屏蔽材料和应急停堆小球,是反应堆安全的关键材料。在半导体工业,硼作为 p 型掺杂剂掺入硅单晶,是制造 PN 结和功率器件不可缺少的杂质源。此外,硼还用于生产无碱玻璃纤维、阻燃剂和农业硼肥,参与作物授粉和细胞壁形成。
三氧化二硼(B2O3)是硼玻璃、搪瓷和阻燃玻璃的基础助熔组分,也用于生产硼硅酸盐玻璃和光学玻璃。硼酸(H3BO3)俗称硼酸,因温和的抑菌和收敛性被用于眼药、爽身粉、木材防腐和阻燃处理,也是制备其他硼化合物的中间体。十水合四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)即硼砂,历史上是焊接金属时去除氧化膜的助熔剂,传统青花瓷釉料和珐琅也使用它,现代更多用于洗涤剂助剂、陶瓷釉料和玻璃纤维生产。氮化硼(BN)俗称白石墨,结构类似石墨,高温下润滑且电绝缘,用作高温脱模剂、热界面材料和化妆品中的顺滑填料;六方氮化硼陶瓷还是重要的高温坩埚和半导体外延衬底。碳化硼(B4C)硬度仅次于金刚石和立方氮化硼,用于防弹装甲、喷砂嘴、研磨抛光和核反应堆中子吸收材料。