Какво е стъклен въглерод？ - Veteksemicon

Стъкленият въглерод, известен още като стъклен въглерод за кратко, е неграфитизиран въглерод, който комбинира свойствата на стъклото икерамика. Той се прави чрез синтероване на полимеризиран органичен прекурсор при висока температура в атмосфера на инертен газ. Тъй като е черен навсякъде и има гладка повърхност, подобна на стъклото, се нарича стъклен въглерод.

Ⅰ. Материални предимства и области на кандидатстване

Стъкленият въглерод има серия от отлични свойства и може да бъде обработен в различни форми, така че има широк спектър от перспективи за приложение:

● Висока температурна съпротивление: Стъкленият въглерод може да се използва за дълго време в инертен газ или вакуум при около 3000 ° C без бритота. Подходящ е за почти всички случаи на защита от висока температура като епруветки за защита на пирометъра, системи за зареждане и части с висока температура;

● Корозионна устойчивост: Стъкленият въглерод е устойчив на всички мокро агенти за разлагане, киселината и алкалите се стопяват и няма ефект на паметта. Може да се използва в конвенционалното лабораторно оборудване, а пробите за анализ са без замърсяване;

● Топлинна проводимост и немотиви: Топлинната проводимост на стъкления въглерод е ~ 80W/(M▪K), която е близо до тази на металното желязо. Може да се използва при почерпаници за разтопяване на благородни метали и титанови сплави и съкращаване на времето за отопление и топене; Неговата немоторна собственост също елиминира проблема със загубата на материал;

● Висока чистота и без частици: Стъкленият въглерод се превръща в тигели и лодки, който е идеален материал за производство на полупроводници; Може да се използва и като части от системи за йонна имплантация и електроди на плазмените системи за офорт и т.н.

● Добра проводимост: Стъклените въглеродни електроди имат широк потенциален диапазон, който може да се използва за изследване на неорганични вещества в отрицателната потенциална зона и редокс реакциите на органични вещества в положителната потенциална зона; Учените са използвали стъклени сензори за въглероден електрод, за да завършат волтаметричния анализ на лекарствата и да реализират ултра стабилни фотоелектроди Perovskite.

Схематична схема на процеса на приготвяне на Perovskite Photoanode от стъклен въглерод и лек абсорбатор

Ⅱ. Изследване на структурата и свойствата на материала

Тъй като учените за първи път синтезират стъклен въглерод през 1962 г., изследването на структурата и свойствата на стъкления въглерод е гореща тема в областта на въглеродните материали. Glassy Carbon е типична хибридизирана въглеродна структура на SP2. Стъклен въглерод от тип I се образува чрез синтероване на полимеризирано органично вещество при температура под 2000 ° C и неговият интериор се състои главно от нарушени фрагменти с графен; Стъклен въглерод от тип II се синхронизира при по-висока температура и е нарушен многослоен графенов триизмерна матрица.

С развитието на техническите средства са разкрити структурната еволюция и присъщите свойства на стъкления въглерод. Karlsruher Institut Für Technologie използва in situ електронна микроскопия с висока разделителна способност (HR-TEM) за визуализиране на структурната еволюция на полимерната пиролиза в температурния диапазон от 500-1200 ° C. Резултатите показаха, че:

● Фулерени, силно извити графенови листове и по-малки двуизмерни графенови листове, съществуващи в стъклен въглерод със сравнително голям размер и форма, подредени (<10 слоя) или взаимосвързани графенови фрагменти;

● Микропорите в стъкления въглерод не се приписват изцяло на фулеренни структури, тъй като разпределението и пропорцията на фулеренните структури силно зависят от повърхността на пробата. За разлика от няколко слоя графен-графенови структури, случайни пори в 3D проби представляват мнозинството;

● Графеновите фрагменти са взаимосвързани с σ и π връзки, което води до диапазон от дължини на С-С връзка в стъклен въглерод, а присъщите не-шест-членни пръстени допълнително водят до разнообразието от дължини на връзките;

● Графенските фрагменти не винаги се увеличават, а локалната нестабилност при ниски температури причинява по -малки люспи от време на време да се разделят или сливат с по -големи люспи. J. Bauer и други от технологичния институт Karlsruhe използваха фотолитография за обработка на микро-архитектури на полимерна пчелна пита, а след това приготвят ултра-силни нано стъклени въглеродни въглеродни с един стълб, по-къс от 1 μm и диаметър до 200nm чрез пиролиза; Силата на материала е с 3 GPA, което е приблизително еквивалентна на теоретичната якост на стъкления въглерод; Плътността на топологичната структура на стъклената въглеродна пчелна пита е само 0,6 g/cm³, постигане на ефективна сила от 1,2GPA.

TEM изображения на миграцията на малки графенови люспи по време на пиролиза. 

(A-C) Кръгови люспи, отделени от по-големи графенови блокове (стрелка 1); 

(D-F) люспите се сливат със съседни материали при 780 ° C (стрелка 2). Мащабна лента: 2 nm.

A, B, полимерна структура преди пиролиза: цялостна структура (A) и затваряне на една единична клетка (B);

C, D, наноплатината свива изотропично до около 20% от първоначалния си размер по време на пиролиза.

Ⅲ. Разширяване на оформлението и приложението на индустрията

Електрохимията на Luton и новите материали на Chenrui постигнаха битовата подготовка на стъклен въглерод и са постигнали масово производство на ултра тънки стъклени въглеродни продукти на ниво 5 μm.

Бъдещите тенденции за развитие включват:

● Осъзнайте широкомащабното приложение на стъклените въглеродни покрития, които се използват като изолационни материали за пещи за растеж на кристали, за да се разреши проблема с стабилността на термичното поле на растежа на кристалите на SIC, като същевременно намалява консумацията на енергия с 20%;

● Стъкленият въглерод като биполярен материал за плочи за горивни клетки на нови енергийни превозни средства може да повиши ефективността на батерията с 15%;

● Леки стъклени въглеродни композитни материали (ρ <1,3g/cm³) се използват в дюзите на ракетните двигатели за значително подобряване на температурната устойчивост.

Semiconе водещ производител и доставчик на стъклени въглеродни суровини в Китай. НашитеГрафит с стъклено въглеродно покритиеИма широк спектър от приложения в областта на обработката на полупроводници и спечели високо признание от клиенти в полупроводникови електроцентрали като Европа, Америка, Япония и Южна Корея. Добре дошли да се консултирате с нас.