Koolstof is een van die mees algemene elemente in die natuur, wat die eienskappe van byna alle stowwe wat op aarde voorkom, insluit. Dit vertoon 'n wye reeks eienskappe, soos wisselende hardheid en sagtheid, isolasie-halfgeleier-suprageleiergedrag, hitte-isolasie-suprageleiding en ligabsorpsie-volledige deursigtigheid. Onder hierdie is materiale met sp2-hibridisasie die hooflede van die koolstofmateriaalfamilie, insluitend grafiet, koolstofnanobuise, grafeen, fullerene en amorfe glasagtige koolstof.
Grafiet en glasagtige koolstofmonsters
Terwyl die vorige materiale welbekend is, kom ons fokus vandag op glasagtige koolstof. Glasagtige koolstof, ook bekend as glasagtige koolstof of glasagtige koolstof, kombineer die eienskappe van glas en keramiek in 'n nie-grafitiese koolstofmateriaal. Anders as kristallyne grafiet, is dit 'n amorfe koolstofmateriaal wat byna 100% sp2-gehibridiseer is. Glasagtige koolstof word gesintetiseer deur hoë-temperatuur sintering van voorloper organiese verbindings, soos fenoliese harse of furfuriel alkohol harse, onder 'n inerte gas atmosfeer. Sy swart voorkoms en gladde glasagtige oppervlak het dit die naam "glasagtige koolstof" besorg.
Sedert die eerste sintese daarvan deur wetenskaplikes in 1962, is die struktuur en eienskappe van glasagtige koolstof omvattend bestudeer en bly dit 'n warm onderwerp op die gebied van koolstofmateriale. Glasagtige koolstof kan in twee tipes geklassifiseer word: Tipe I en Tipe II glasagtige koolstof. Tipe I glasagtige koolstof word gesinter van organiese voorlopers by temperature onder 2000°C en bestaan hoofsaaklik uit ewekansig georiënteerde gekrulde grafeenfragmente. Tipe II glasagtige koolstof, aan die ander kant, word gesinter by hoër temperature (~2500°C) en vorm 'n amorfe meerlaagse driedimensionele matriks van self-gemonteerde fullereenagtige sferiese strukture (soos getoon in die figuur hieronder).
Glasagtige koolstofstruktuurvoorstelling (links) en hoë-resolusie elektronmikroskopiebeeld (regs)
Onlangse navorsing het bevind dat Tipe II glasagtige koolstof 'n hoër saamdrukbaarheid vertoon as Tipe I, wat toegeskryf word aan sy self-saamgestelde fullereenagtige sferiese strukture. Ten spyte van geringe geometriese verskille, bestaan beide tipe I en tipe II glasagtige koolstofmatrikse in wese uit wanordelike gekrulde grafeen.
Toepassings van glasagtige koolstof
Glasagtige koolstof beskik oor talle uitstaande eienskappe, insluitend lae digtheid, hoë hardheid, hoë sterkte, hoë ondeurdringbaarheid vir gasse en vloeistowwe, hoë termiese en chemiese stabiliteit, wat dit wyd toepaslik maak in nywerhede soos vervaardiging, chemie en elektronika.
01 Hoëtemperatuurtoepassings
Glasagtige koolstof vertoon hoë temperatuur weerstand in inerte gas of vakuum omgewings, weerstaan temperature tot 3000°C. Anders as ander keramiek- en metaal-hoëtemperatuur-materiale, neem die sterkte van glasagtige koolstof toe met temperatuur en kan dit tot 2700K bereik sonder om bros te word. Dit beskik ook oor 'n lae massa, lae hitte-absorpsie en lae termiese uitsetting, wat dit geskik maak vir verskeie hoëtemperatuurtoepassings, insluitend termokoppelbeskermingsbuise, laaistelsels en oondkomponente.
02 Chemiese toepassings
As gevolg van sy hoë weerstand teen korrosie, vind glasagtige koolstof uitgebreide gebruik in chemiese ontleding. Toerusting gemaak van glasagtige koolstof bied voordele bo konvensionele laboratoriumapparaat gemaak van platinum, goud, ander korrosiebestande metale, spesiale keramiek of fluoroplastiek. Hierdie voordele sluit in weerstand teen alle nat ontbindmiddels, geen geheue effek (onbeheerde adsorpsie en desorpsie van elemente), geen kontaminasie van geanaliseerde monsters, weerstand teen sure en alkaliese smelt, en 'n nie-poreuse glasagtige oppervlak.
03 Tandheelkundige Tegnologie
Glasagtige koolstof smeltkroeë word algemeen gebruik in tandheelkundige tegnologie vir die smelt van edelmetale en titanium legerings. Hulle bied voordele soos hoë termiese geleidingsvermoë, langer lewensduur in vergelyking met grafiet-kroesies, geen adhesie van gesmelte edelmetale, termiese skokweerstand, toepaslikheid op alle edelmetale en titaniumlegerings, gebruik in induksiegietsentrifuges, skep van beskermende atmosfeer oor gesmelte metale, en uitskakeling van die behoefte aan vloed.
Die gebruik van glasagtige koolstof-kroesies verminder verhitting- en smelttye en laat die verhittingsspoele van die smelteenheid toe om teen laer temperature as tradisionele keramiekhouers te werk, waardeur die tyd wat benodig word vir elke gietwerk verminder en die smeltkroes se lewensduur verleng word. Boonop skakel die nie-benatbaarheid daarvan kommer oor materiële verlies uit.
04 Halfgeleiertoepassings
Glasagtige koolstof, met sy hoë suiwerheid, uitsonderlike korrosiebestandheid, afwesigheid van deeltjiegenerering, geleidingsvermoë en goeie meganiese eienskappe, is 'n ideale materiaal vir halfgeleierproduksie. Kroesies en bote gemaak van glasagtige koolstof kan gebruik word vir sonesmelting van halfgeleierkomponente deur die Bridgman- of Czochralski-metodes, sintese van galliumarsenied en enkelkristalgroei te gebruik. Daarbenewens kan glasagtige koolstof dien as komponente in ioon-inplantingstelsels en elektrodes in plasma-etsisteme. Die hoë X-straal-deursigtigheid maak ook glasagtige koolstofskyfies geskik vir X-straalmaskersubstrate.
Ten slotte bied glasagtige koolstof uitsonderlike eienskappe wat hoë temperatuurweerstand, chemiese traagheid en uitstekende meganiese werkverrigting insluit, wat dit geskik maak vir 'n wye reeks toepassings in verskeie industrieë.
Kontak Semicera vir persoonlike glaskoolstofprodukte.
E-pos:sales05@semi-cera.com
Postyd: 18 Desember 2023