Что такое стеклянный углерод？ - veteksemicon

Стеклянный углерод, также известный как стеклянный углерод для короткогокерамикаПолем Это сделано путем спекания полимеризованного органического предшественника при высокой температуре в атмосфере инертного газа. Поскольку он черный во всем и имеет гладкую поверхность, похожую на стекло, она называется стеклянным углеродом.

Ⅰ. Материальные преимущества и области применения

Стеклянный углерод обладает ряд превосходных свойств и может быть обработана в различные формы, поэтому он имеет широкий спектр перспектив применения:

● Высокая температурная стойкость: Стеклянный углерод может использоваться в течение длительного времени в инертном газе или вакууме при 3000 ° C без хрустки. Он подходит почти для всех высокотемпературных защитных случаев, таких как трубки для защиты пирометра, системы зарядки и высокотемпературные детали печи;

● Коррозионная стойкость: Стеклянный углерод устойчив ко всем агентам влажного разложения, кислотой и щелочным расплавам и не имеет эффекта памяти. Его можно использовать в обычном лабораторном оборудовании, а образцы анализа не содержат загрязнения;

● Теплопроводность и неволоса: Теплопроводность стеклянного углерода составляет ~ 80 Вт/(M hill), что близка к металлическому железу. Его можно использовать в крестянах, чтобы растопить драгоценные металлы и титановые сплавы и сократить время нагрева и плавления; Его не сбивающее свойство также устраняет проблему потери материальной потери;

● Высокая чистота и отсутствие частиц: Стеклянный углерод превращается в тигенные и лодки, что является идеальным материалом для полупроводникового производства; Он также может использоваться в качестве частей систем ионной имплантации и электродов систем травления плазмы и т. Д.

● Хорошая проводимость: Стеклянные углеродные электроды имеют широкий потенциальный диапазон, который можно использовать для изучения неорганических веществ в зоне негативного потенциала и окислительно -восстановительных реакций органических веществ в зоне положительного потенциала; Ученые использовали стеклянные датчики углеродного электрода для завершения вольтамперометрического анализа лекарств и реализации ультрастабильных фотоэлектродов перовскита.

Схематическая схема процесса подготовки перовскита из фотоанода из стеклянного углерода и поглотителя света

Ⅱ. Исследование материальной структуры и свойств

С тех пор, как ученые сначала синтезировали стеклянный углерод в 1962 году, изучение структуры и свойств стеклянного углерода стало горячей темой в области углеродных материалов. Стеклянный углерод является типичной гибридизированной карбоновой структурой SP2. Стеклянный углерод типа I образуется с помощью полимеризованного органического вещества с спеканием при температуре ниже 2000 ° C, а его интерьер в основном состоит из неупорядоченных скрученных графеновых фрагментов; Стеклянный углерод типа II спех при более высокой температуре и является неупорядоченной многослойной графеновой трехмерной матрицей.

С разработкой технических средств структурная эволюция и внутренние свойства стеклянного углерода были дополнительно выявлены. Институт Karlsruher Institut Für Technologie использовал электронную микроскопию с высоким разрешением высокого разрешения (HR-TEM) для визуализации структурного эволюции полимерного пиролиза в температурном диапазоне 500-1200 ° C. Результаты показали, что:

● Fullerenes, сильно изогнутые графеновые листы и меньшие двумерные графеновые листы сосуществуют в стеклянном углероде с относительно большим размером и формой, сложенными (<10 слоями) или взаимосвязанными графеновыми фрагментами;

● Микропоры в стеклянном углероде не полностью связаны с фуллеренными структурами, потому что распределение и доля фулрененовых структур сильно зависят от площади поверхности образца. В отличие от нескольких слоистых графеновых структур, случайные поры в трехмерных образцах объясняют большинство;

● Фрагменты графена взаимосвязаны с σ и π-связями, что приводит к диапазону длины связей C-C в стеклянном углероде, а присущие не шесть колец еще больше приводят к разнообразию длины связей;

● Фрагменты графена не всегда увеличиваются, а локальная нестабильность при низких температурах заставляет меньшие хлопья иногда отделять или сливаться с более крупными хлопьями. J. Bauer и другие из Института технологии Карлсруэ использовали фотолитографию для обработки полимерных сотовых микроартоилизаторов, а затем приготовили сверхпрочный нано-стекла углерода с одним колонном короче 1 мкм и диаметром до 200 нм с помощью пиролиза; Прочность материала достигает 3GPA, что приблизительно эквивалентно теоретической прочности стеклянного углерода; Плотность стеклянной углеродной топологической структуры составляет всего 0,6 г/см.³, достижение эффективной силы 1,2 ГПа.

ПЭМ -изображения миграции небольших графеновых хлопьев во время пиролиза. 

(A-C) круглые хлопья, отделенные от более крупных графеновых блоков (стрелка 1); 

(D-F) Flakes, объединенные с соседними материалами при 780 ° C (стрелка 2). Масштабная бар: 2 нм.

A, B, полимерная структура перед пиролизом: общая структура (A) и крупный план одной единичной ячейки (B);

C, D, Нанолатиция изотропно сокращается примерно до 20% от его начального размера во время пиролиза.

Ⅲ. Расположение отрасли и расширение применения

Электрохимия Лутона и новые материалы Chenrui достигли бытового приготовления стеклянного углерода и достигли массового производства ультратонких стеклянных углеродных продуктов на уровне 5 мкм.

Будущие тенденции развития включают:

● Реализуйте крупномасштабное применение полупроводниковых стеклянных углеродных покрытий, которые используются в качестве изоляционных материалов для печи с ростом кристаллов, чтобы решить проблему стабильности теплового поля роста кристаллов SIC, одновременно снижая потребление энергии на 20%;

● Стеклянный углерод в качестве биполярного материала для топливных элементов новых энергетических транспортных средств может повысить эффективность батареи на 15%;

● Легкие стеклянные углеродные композитные материалы (ρ <1,3 г/смЧ) используются в сопелах ракетных двигателей для значительного повышения температурной сопротивления.

Полуконявляется ведущим производителем и поставщиком стеклянного углеродного сырья в Китае. НашСтеклянная графитовая графита с покрытием углеродаИмеет широкий спектр приложений в области полупроводниковой обработки и получил высокое признание от клиентов в полупроводниковых электростанциях, таких как Европа, Америка, Япония и Южная Корея. Добро пожаловать, чтобы проконсультироваться с нами.