Ang carbon ay isa sa mga pinakakaraniwang elemento sa kalikasan, na sumasaklaw sa mga katangian ng halos lahat ng mga sangkap na matatagpuan sa Earth.Nagpapakita ito ng malawak na hanay ng mga katangian, tulad ng iba't ibang tigas at lambot, pag-uugali ng insulation-semiconductor-superconductor, heat insulation-superconductivity, at light absorption-complete transparency.Kabilang sa mga ito, ang mga materyales na may sp2 hybridization ay ang mga pangunahing miyembro ng pamilya ng carbon materials, kabilang ang graphite, carbon nanotubes, graphene, fullerenes, at amorphous glassy carbon.
Mga Sample ng Graphite at Glassy Carbon
Habang kilalang-kilala ang mga naunang materyales, tumuon tayo sa glassy carbon ngayon.Ang glassy carbon, na kilala rin bilang glassy carbon o vitreous carbon, ay pinagsasama ang mga katangian ng salamin at ceramics sa isang non-graphitic na materyal na carbon.Hindi tulad ng crystalline graphite, ito ay isang amorphous carbon material na halos 100% sp2-hybridized.Ang malasalamin na carbon ay na-synthesize sa pamamagitan ng mataas na temperatura na sintering ng precursor organic compounds, tulad ng phenolic resins o furfuryl alcohol resins, sa ilalim ng inert gas atmosphere.Ang itim nitong anyo at makinis na mala-salamin na ibabaw ay tinawag itong "glassy carbon."
Mula noong unang synthesis ng mga siyentipiko noong 1962, ang istraktura at mga katangian ng glassy carbon ay malawakang pinag-aralan at nananatiling mainit na paksa sa larangan ng mga materyales ng carbon.Ang glassy carbon ay maaaring uriin sa dalawang uri: Type I at Type II glassy carbon.Ang Type I glassy carbon ay sintered mula sa mga organic na precursor sa mga temperaturang mas mababa sa 2000°C at pangunahing binubuo ng randomly oriented curled graphene fragment.Ang Type II glassy carbon, sa kabilang banda, ay sintered sa mas mataas na temperatura (~2500°C) at bumubuo ng amorphous multilayered three-dimensional matrix ng self-assembled fullerene-like spherical structures (tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba).
Glassy Carbon Structure Representation (Kaliwa) at High-resolution na Electron Microscopy Image (Kanan)
Natuklasan ng kamakailang pananaliksik na ang Type II glassy carbon ay nagpapakita ng mas mataas na compressibility kaysa sa Type I, na iniuugnay sa sarili nitong binuong fullerene-like spherical structures.Sa kabila ng kaunting pagkakaibang geometriko, ang Type I at Type II glassy carbon matrice ay mahalagang binubuo ng disordered curled graphene.
Aplikasyon ng Glassy Carbon
Ang glassy carbon ay nagtataglay ng maraming natatanging katangian, kabilang ang mababang density, mataas na tigas, mataas na lakas, mataas na impermeability sa mga gas at likido, mataas na thermal at chemical stability, na ginagawa itong malawak na naaangkop sa mga industriya tulad ng pagmamanupaktura, chemistry, at electronics.
01 Mga Application na Mataas ang Temperatura
Ang glassy carbon ay nagpapakita ng mataas na pagtutol sa temperatura sa inert gas o vacuum na kapaligiran, na lumalaban sa mga temperatura hanggang 3000°C.Hindi tulad ng iba pang ceramic at metal na high-temperature na materyales, ang lakas ng glassy carbon ay tumataas sa temperatura at maaaring umabot ng hanggang 2700K nang hindi nagiging malutong.Nagtataglay din ito ng mababang masa, mababang pagsipsip ng init, at mababang pagpapalawak ng thermal, na ginagawang angkop para sa iba't ibang mga application na may mataas na temperatura, kabilang ang mga thermocouple protection tubes, loading system, at mga bahagi ng furnace.
02 Mga Aplikasyon ng Kemikal
Dahil sa mataas nitong resistensya sa kaagnasan, ang glassy carbon ay nakakahanap ng malawak na paggamit sa pagsusuri ng kemikal.Ang kagamitang gawa sa glassy carbon ay nag-aalok ng mga bentahe kumpara sa conventional laboratory apparatus na gawa sa platinum, ginto, iba pang corrosion-resistant na mga metal, espesyal na ceramics, o fluoroplastics.Kasama sa mga bentahe na ito ang paglaban sa lahat ng mga wet decomposing agent, walang memory effect (hindi makontrol na adsorption at desorption ng mga elemento), walang kontaminasyon ng mga nasuri na sample, paglaban sa mga acid at alkaline na natutunaw, at isang non-porous glassy surface.
03 Teknolohiya ng Ngipin
Ang mga glassy carbon crucibles ay karaniwang ginagamit sa teknolohiya ng ngipin para sa pagtunaw ng mahahalagang metal at titanium alloys.Nag-aalok ang mga ito ng mga bentahe tulad ng mataas na thermal conductivity, mas mahabang buhay kumpara sa graphite crucibles, walang adhesion ng mga tinunaw na mahalagang metal, thermal shock resistance, applicability sa lahat ng mahalagang metal at titanium alloys, paggamit sa induction casting centrifuges, paglikha ng mga protective atmosphere sa mga tinunaw na metal, at pag-aalis ng pangangailangan para sa pagkilos ng bagay.
Ang paggamit ng malasalamin na carbon crucibles ay binabawasan ang mga oras ng pag-init at pagkatunaw at pinapayagan ang mga heating coil ng melting unit na gumana sa mas mababang temperatura kaysa sa tradisyonal na mga ceramic na lalagyan, at sa gayon ay binabawasan ang oras na kinakailangan para sa bawat paghahagis at pagpapahaba ng habang-buhay ng crucible.Bukod dito, ang hindi pagkabasa nito ay nag-aalis ng mga alalahanin sa pagkawala ng materyal.
04 Mga Aplikasyon ng Semiconductor
Ang malasalamin na carbon, na may mataas na kadalisayan, pambihirang paglaban sa kaagnasan, kawalan ng pagbuo ng butil, kondaktibiti, at magandang mekanikal na katangian, ay isang perpektong materyal para sa paggawa ng semiconductor.Maaaring gamitin ang mga crucibles at bangkang gawa sa glassy carbon para sa zone melting ng mga bahagi ng semiconductor gamit ang Bridgman o Czochralski method, synthesis ng gallium arsenide, at single crystal growth.Bukod pa rito, ang malasalamin na carbon ay maaaring magsilbi bilang mga bahagi sa mga ion implantation system at mga electrodes sa plasma etching system.Ang mataas na X-ray transparency nito ay gumagawa din ng glassy carbon chips na angkop para sa mga substrate ng X-ray mask.
Sa konklusyon, ang glassy carbon ay nag-aalok ng mga pambihirang katangian na kinabibilangan ng mataas na temperatura na pagtutol, chemical inertness, at mahusay na mekanikal na pagganap, na ginagawa itong angkop para sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon sa iba't ibang mga industriya.
Makipag-ugnayan sa Semicera para sa mga custom na produktong glass carbon.
Email:sales05@semi-cera.com
Oras ng post: Dis-18-2023