Hva er glassaktig karbon？ - Veteksemicon

Glassaktig karbon, også kjent som glassaktig karbon for kort, er et ikke-grafitisert karbon som kombinerer egenskapene til glass ogkeramikk. Det er laget ved å sintre en polymerisert organisk forløper ved høy temperatur i en inert gassatmosfære. Fordi den er svart over hele og har en glatt overflate som ligner på glass, kalles den glassaktig karbon.

Ⅰ. Materielle fordeler og applikasjonsområder

Glasskarbon har en serie utmerkede egenskaper og kan behandles i forskjellige former, så den har et bredt spekter av applikasjonsutsikter:

● Høy temperaturmotstand: Glasskarbon kan brukes i lang tid i en inert gass eller vakuum ved omtrent 3000 ° C uten sprøhet. Det er egnet for nesten alle anledninger til høye temperaturer som pyrometerbeskyttelsesrør, ladesystemer og høytemperaturovnsdeler;

● Korrosjonsmotstand: Glasskarbon er motstandsdyktig mot alle våte nedbrytningsmidler, syre og alkali smelter, og har ingen minneeffekt. Det kan brukes i konvensjonelt laboratorieutstyr og analyseprøvene er forurensningsfrie;

● Termisk konduktivitet og ikke-vekkende: Den termiske konduktiviteten til glasskarbon er ~ 80W/(MGTK), som er nær metalljern. Det kan brukes i digler for å smelte edle metaller og titanlegeringer, og forkorte oppvarmings- og smeltetiden; Den ikke-vekkende eiendommen eliminerer også problemet med vesentlig tap;

● Høy renhet og ingen partikler: Glass karbon er laget til digler og båter, som er et ideelt materiale for halvlederproduksjon; Det kan også brukes som deler av ionimplantasjonssystemer og elektroder av plasma -etsesystemer, etc.

● God konduktivitet: Glassaktig karbonelektroder har et bredt potensielt område, som kan brukes til å studere uorganiske stoffer i den negative potensielle sonen og redoksreaksjonene til organiske stoffer i den positive potensielle sonen; Forskere har brukt glassaktig karbonelektrodesensorer for å fullføre den voltammetriske analysen av medikamenter og realisere ultra-stabile perovskite fotoelektroder.

Skjematisk diagram over prosessen med å tilberede perovskite fotoanode fra glassaktig karbon og lysabsorber

Ⅱ. Forskning på materialstruktur og egenskaper

Siden forskere først syntetiserte glassaktig karbon i 1962, har studiet av strukturen og egenskapene til glassaktig karbon vært et hett tema innen karbonmaterialer. Glassaktig karbon er en typisk SP2 -hybridisert forstyrret karbonstruktur. Type I glassaktig karbon dannes ved sintring av polymerisert organisk materiale ved en temperatur under 2000 ° C, og dets indre er hovedsakelig sammensatt av forstyrrede krøllede grafenfragmenter; Type II glassaktig karbon er sintret ved en høyere temperatur og er en forstyrret flerlags grafen tredimensjonal matrise.

Med utviklingen av tekniske midler har den strukturelle evolusjonen og iboende egenskapene til glassaktig karbon blitt ytterligere avslørt. Karlsruher Institut Für Technologie brukte in situ høyoppløselig transmisjonselektronmikroskopi (HR-TEM) for å visualisere den strukturelle utviklingen av polymerpyrolyse i temperaturområdet 500-1200 ° C. Resultatene viste at:

● Fullerener, sterkt buede grafenark og mindre todimensjonale grafenark sameksisterer i glassaktig karbon med relativt stor størrelse og form, stablet (<10 lag) eller sammenkoblede grafenfragmenter;

● Mikroporene i glassaktig karbon tilskrives ikke helt fullerenstrukturer, fordi fordelingen og andelen fullerenstrukturer sterkt avhenger av overflaten til prøven. I motsetning til få lagers grafenstrukturer, utgjør tilfeldige porer i 3D-prøver for flertallet;

● Grafenfragmenter er koblet sammen med σ og π-bindinger, noe som resulterer i en rekke C-C-bindingslengder i glassaktig karbon, og de iboende ikke-seks-leddet ringer fører ytterligere til mangfoldet av bindingslengder;

● Grafenfragmenter øker ikke alltid, og lokal ustabilitet ved lave temperaturer fører til at mindre flak noen ganger skiller seg eller smelter sammen med større flak. J. Bauer og andre fra Karlsruhe Institute of Technology brukte fotolitografi for å behandle polymerhonningkake mikroarkitekturer, og tilberedte deretter ultra-sterkt nano-glass karbon med en enkelt søyle kortere enn 1μm og en diameter så liten som 200 nm gjennom pyrolyse; Materialstyrken er så høy som 3GPa, som omtrent tilsvarer den teoretiske styrken til glassaktig karbon; Tettheten av den glassaktig karbon -honningkaket topologiske strukturen er bare 0,6 g/cm³, oppnå en effektiv styrke på 1,2 GPa.

TEM -bilder av migrasjonen av små grafenflak under pyrolyse. 

(A-C) sirkulære flak atskilt fra større grafenblokker (pil 1); 

(D-F) Flak fusjonerte med tilstøtende materialer ved 780 ° C (pil 2). Skala bar: 2 nm.

A, B, polymerstruktur før pyrolyse: generell struktur (A) og nærbilde av en enkelt enhetscelle (B);

C, D, nanolatteret krymper isotropisk til omtrent 20% av dens opprinnelige størrelse under pyrolyse.

Ⅲ. Bransjeoppsett og applikasjonsutvidelse

Luton Electrochemistry og Chenrui Nye materialer har oppnådd den innenlandske tilberedningen av glassaktig karbon, og har oppnådd masseproduksjon av 5μm-nivå ultratynne glassaktig karbonprodukter.

Fremtidige utviklingstrender inkluderer:

● Innse storstilt anvendelse av glassaktig karbonbelegg i halvdel, som brukes som isolasjonsmaterialer for krystallvekstovner for å løse problemet med termisk feltstabilitet av SIC-krystallvekst, samtidig som det reduserer energiforbruket med 20%;

● Glassaktig karbon som et bipolært platemateriale for brenselceller i nye energikjøretøyer kan øke batteriffektiviteten med 15%;

● Lette glassaktig karbonkomposittmaterialer (ρ <1,3 g/cm³) brukes i rakettmotordyser for å forbedre temperaturmotstanden kraftig.

Semiconer en ledende produsent og leverandør av glassaktig karbon råvarer i Kina. VårGlassaktig karbonbelagt grafittgruppeHar et bredt spekter av applikasjoner innen halvlederbehandling og har vunnet høy anerkjennelse fra kunder i halvlederkraftverk som Europa, Amerika, Japan og Sør -Korea. Velkommen til å konsultere oss.