Що таке скляний вуглець？ - Viteksemicon

Склоподібний вуглець, також відомий як склоподібний вуглець,-це некорафізований вуглець, який поєднує властивості скла такераміка. Він виготовляється шляхом спікання полімеризованого органічного попередника при високій температурі в атмосфері інертного газу. Оскільки він чорний на всій території і має гладку поверхню, схожу на скло, його називають склоподібним вуглецем.

Ⅰ. Матеріальні переваги та сфери застосування

Скляний вуглець має низку чудових властивостей і може бути перероблений на різні форми, тому він має широкий спектр перспектив застосування:

● Висока температура: Скляний вуглець може використовуватися протягом тривалого часу в інертному газі або вакуумі близько 3000 ° C без крихкості. Він підходить майже для всіх випадків захисту від високої температури, таких як захисні трубки пірометра, системи зарядки та деталі з високою температурою;

● Корозійна стійкість: Скляний вуглець стійкий до всіх засобів для розкладання мокрого розкладання, кислотних та лужних плавлення і не має ефекту пам’яті. Він може бути використаний у звичайному лабораторному обладнанні, а зразки аналізу без забруднення;

● Теплопровідність та безперешкодження: Теплопровідність скляного вуглецю становить ~ 80 Вт/(M▪К), яка близька до металевого заліза. Його можна використовувати в тиглі для розплаву дорогоцінних металів та титанових сплавів та скорочення часу нагрівання та плавлення; Його нерухомість, що не переживає, також виключає проблему матеріальних втрат;

● Висока чистота і відсутність частинок: Скляний вуглець виготовлений у тиглі та човни, що є ідеальним матеріалом для виробництва напівпровідників; Він також може використовуватися як частини систем імплантації іонів та електродів систем травлення плазми тощо.

● Хороша провідність: Склоподібні вуглецеві електроди мають широкий потенційний діапазон, який може бути використаний для вивчення неорганічних речовин у зоні негативного потенціалу та окислювально -відновлювальних реакцій органічних речовин у зоні позитивного потенціалу; Вчені використовували склоподібні датчики вуглецевих електродів для завершення вольтаметричного аналізу препаратів та реалізації ультра стійких фотоелектродів перовскітів.

Схематична схема процесу підготовки фотоаноди перовскіту з склоподібного вуглецю та поглинача світла

Ⅱ. Дослідження структури матеріалу та властивостей

Оскільки вчені вперше синтезували склоподібний вуглець у 1962 році, вивчення структури та властивостей склоподібного вуглецю було гарячою темою у галузі вуглецевих матеріалів. Склоподібний вуглець - типова гібридизована невпорядкована вуглецева структура SP2. Склоподібне вуглець типу I утворюється шляхом спікання полімеризованої органічної речовини при температурі нижче 2000 ° C, а його внутрішній склад складається в основному з невпорядкованих згорнутих фрагментів графену; Склоподібний вуглець типу II спікається при більш високій температурі і є невпорядкованою триваловою тривимірною матрицею.

При розробці технічних засобів було виявлено структурну еволюцію та внутрішні властивості склоподібного вуглецю. Karlsruher Institut Für Technologie використовував електронну мікроскопію передачі in situ високої роздільної здатності (HR-TEM) для візуалізації структурної еволюції полімерного піролізу в діапазоні температур 500-1200 ° C. Результати показали, що:

● Фуллерени, сильно вигнуті графенові аркуші та менші двовимірні графенові аркуші, що співіснують у склоподібному вуглецю з відносно великим розміром і формою, складеними (<10 шарів) або взаємопов'язаними фрагментами графену;

● Мікропори у склоподібному вуглецю не повністю пояснюються структурами фулерену, оскільки розподіл та частка фулеренових конструкцій сильно залежать від площі поверхні зразка. На відміну від кількох шарових графенових структур, випадкові пори в 3D-зразках припадають на більшість;

● Фрагменти графену взаємопов'язані з σ і π зв’язками, що призводить до діапазону довжин зв'язку С-С у склоподібному вуглецю, а притаманні не шестичкові кільця додатково призводять до різноманітності довжин зв’язків;

● Фрагменти графену не завжди збільшуються, а локальна нестабільність при низьких температурах призводить до того, що менші пластівці періодично відокремлюються або зливаються з більшими пластівцями. Дж. Бауер та інші з Інституту технологій Карлсрухе використовували фотолітографію для обробки мікро-архітектури з полімерами, а потім готували надистку вуглецю з нано-склом з одним стовпом коротшим за 1 мкм і діаметром, що має 200 нм через піроліз; Міцність матеріалу до 3GPA, що приблизно еквівалентно теоретичній силі склоподібного вуглецю; Щільність склоподібної вуглецевої соти топологічної структури становить лише 0,6 г/см³, досягнення ефективної сили 1,2 гпа.

ТЕМ зображення міграції невеликих графенових пластівців під час піролізу. 

(A-C) кругові пластівці, відокремлені від великих графенових блоків (стрілка 1); 

(D-F) пластівці, об'єднані з сусідніми матеріалами при 780 ° C (стрілка 2). Шкала: 2 нм.

A, B, полімерна структура до піролізу: загальна структура (а) та закриття однієї одиничної клітини (B);

C, D, нановатність стискає ізотропічно приблизно до 20% свого початкового розміру під час піролізу.

Ⅲ. Розширення галузі та розширення додатків

Нові матеріали Luton Electrochemistry та Chenrui досягли побутової підготовки склоподібного вуглецю та досягли масового виробництва ультра тонких вуглецевих продуктів на рівні 5 мм.

Майбутні тенденції розвитку включають:

● Реалізуйте масштабне застосування напівпровідникових склоподібних вуглецевих покриттів, які використовуються як ізоляційні матеріали для печей росту кристалів для вирішення проблеми стабільності теплового поля росту кристалів SIC, одночасно зменшуючи споживання енергії на 20%;

● Склоподібний вуглець як біполярний матеріал пластини для паливних елементів нових енергетичних транспортних засобів може підвищити ефективність акумулятора на 15%;

● Легкі склоподібні вуглецеві композитні матеріали (ρ <1,3 г/см³) використовуються в насадках ракетного двигуна, щоб значно покращити стійкість до температури.

Семіконє провідним виробником та постачальником склоподібної вуглецевої сировини в Китаї. НашГрафітове тигель зі склоподібного вуглецюмає широкий спектр застосувань у галузі напівпровідникової обробки та завоював високе визнання клієнтів у напівпровідникових електростанціях, таких як Європа, Америка, Японія та Південна Корея. Ласкаво просимо, щоб проконсультуватися з нами.