Karbon er et av de vanligste grunnstoffene i naturen, og omfatter egenskapene til nesten alle stoffer som finnes på jorden. Den viser et bredt spekter av egenskaper, for eksempel varierende hardhet og mykhet, isolasjon-halvleder-superleder-oppførsel, varmeisolasjon-superledning og lysabsorpsjon-fullstendig gjennomsiktighet. Blant disse er materialer med sp2-hybridisering hovedmedlemmene i karbonmaterialfamilien, inkludert grafitt, karbonnanorør, grafen, fullerener og amorft glassaktig karbon.
Grafitt og glassaktig karbonprøver
Mens de tidligere materialene er velkjente, la oss fokusere på glassaktig karbon i dag. Glassaktig karbon, også kjent som glassaktig karbon eller glassaktig karbon, kombinerer egenskapene til glass og keramikk til et ikke-grafittisk karbonmateriale. I motsetning til krystallinsk grafitt er det et amorft karbonmateriale som er nesten 100 % sp2-hybridisert. Glassaktig karbon syntetiseres ved høytemperatursintring av organiske forløperforbindelser, slik som fenolharpikser eller furfurylalkoholharpikser, under en inert gassatmosfære. Det svarte utseendet og den glatte glasslignende overflaten ga den navnet "glassaktig karbon."
Siden den første syntesen av forskere i 1962, har strukturen og egenskapene til glassaktig karbon blitt grundig studert og er fortsatt et hett tema innen karbonmaterialer. Glassaktig karbon kan klassifiseres i to typer: Type I og Type II glassaktig karbon. Type I glassaktig karbon er sintret fra organiske forløpere ved temperaturer under 2000°C og består hovedsakelig av tilfeldig orienterte krøllede grafenfragmenter. Type II glassaktig karbon, derimot, sintres ved høyere temperaturer (~2500°C) og danner en amorf flerlags tredimensjonal matrise av selvmonterte fullerenlignende sfæriske strukturer (som vist i figuren nedenfor).
Glassaktig karbonstrukturrepresentasjon (venstre) og høyoppløselig elektronmikroskopibilde (høyre)
Nyere forskning har funnet at Type II glassaktig karbon viser en høyere komprimerbarhet enn Type I, som tilskrives dens selvmonterte fullerenlignende sfæriske strukturer. Til tross for små geometriske forskjeller, er både Type I og Type II glassaktige karbonmatriser hovedsakelig sammensatt av uordnet krøllet grafen.
Bruk av glassaktig karbon
Glassaktig karbon har en rekke fremragende egenskaper, inkludert lav tetthet, høy hardhet, høy styrke, høy ugjennomtrengelighet for gasser og væsker, høy termisk og kjemisk stabilitet, noe som gjør det allment anvendelig i industrier som produksjon, kjemi og elektronikk.
01 Høytemperaturapplikasjoner
Glassaktig karbon utviser høy temperaturbestandighet i inertgass- eller vakuummiljøer, og tåler temperaturer opp til 3000°C. I motsetning til andre keramiske og metallmaterialer med høy temperatur, øker styrken til glassaktig karbon med temperaturen og kan nå opp til 2700K uten å bli sprø. Den har også lav masse, lav varmeabsorpsjon og lav termisk ekspansjon, noe som gjør den egnet for ulike høytemperaturapplikasjoner, inkludert termoelementbeskyttelsesrør, lastesystemer og ovnskomponenter.
02 Kjemiske anvendelser
På grunn av sin høye korrosjonsbestandighet, finner glassaktig karbon omfattende bruk i kjemisk analyse. Utstyr laget av glassaktig karbon gir fordeler i forhold til konvensjonelle laboratorieapparater laget av platina, gull, andre korrosjonsbestandige metaller, spesialkeramikk eller fluorplast. Disse fordelene inkluderer motstand mot alle våte nedbrytningsmidler, ingen minneeffekt (ukontrollert adsorpsjon og desorpsjon av elementer), ingen forurensning av analyserte prøver, motstand mot syrer og alkaliske smelter, og en ikke-porøs glassaktig overflate.
03 Tannteknikk
Glassaktige karbondigeler brukes ofte i tannteknologi for smelting av edle metaller og titanlegeringer. De tilbyr fordeler som høy termisk ledningsevne, lengre levetid sammenlignet med grafittdigler, ingen adhesjon av smeltede edelmetaller, termisk støtmotstand, anvendelighet på alle edle metaller og titanlegeringer, bruk i induksjonsstøpesentrifuger, skaping av beskyttende atmosfærer over smeltede metaller, og eliminering av behovet for fluks.
Bruken av glassaktige karbondigeler reduserer oppvarmings- og smeltetidene og lar varmespolene til smelteenheten operere ved lavere temperaturer enn tradisjonelle keramiske beholdere, og reduserer dermed tiden som kreves for hver støping og forlenger digelens levetid. Dessuten eliminerer dens ikke-fuktbarhet bekymringer om materialtap.
04 Halvlederapplikasjoner
Glassaktig karbon, med sin høye renhet, eksepsjonelle korrosjonsbestandighet, fravær av partikkelgenerering, ledningsevne og gode mekaniske egenskaper, er et ideelt materiale for halvlederproduksjon. Digler og båter laget av glassaktig karbon kan brukes til sonesmelting av halvlederkomponenter ved bruk av Bridgman- eller Czochralski-metodene, syntese av galliumarsenid og enkeltkrystallvekst. I tillegg kan glassaktig karbon tjene som komponenter i ioneimplantasjonssystemer og elektroder i plasmaetsesystemer. Den høye røntgengjennomsiktigheten gjør også glassaktige karbonbrikker egnet for røntgenmaskeunderlag.
Avslutningsvis tilbyr glassaktig karbon eksepsjonelle egenskaper som inkluderer høy temperaturbestandighet, kjemisk treghet og utmerket mekanisk ytelse, noe som gjør det egnet for et bredt spekter av bruksområder i ulike bransjer.
Kontakt Semicera for tilpassede glasskarbonprodukter.
E-post:sales05@semi-cera.com
Innleggstid: 18. desember 2023