Ce este carbonul sticlos？ - Veteksemicon

Carbonul sticlos, cunoscut și sub denumirea de carbon sticlos pe scurt, este un carbon nefititizat care combină proprietățile sticlei șiceramică. Se realizează prin sinterizarea unui precursor organic polimerizat la temperaturi ridicate într -o atmosferă de gaz inertă. Deoarece este negru pe tot parcursul și are o suprafață netedă similară cu sticla, se numește carbon sticlos.

Ⅰ. Avantaje materiale și zone de aplicare

Carbonul de sticlă are o serie de proprietăți excelente și poate fi procesată în diferite forme, astfel încât are o gamă largă de perspective de aplicare:

● Rezistență la temperatură ridicată: Carbonul de sticlă poate fi utilizat pentru o lungă perioadă de timp într -un gaz inert sau în vid la aproximativ 3000 ° C, fără fragment. Este potrivit pentru aproape toate ocaziile de protecție la temperatură ridicată, cum ar fi tuburile de protecție a pirometrului, sistemele de încărcare și piesele cuptorului cu temperaturi ridicate;

● Rezistență la coroziune: Carbonul de sticlă este rezistent la toți agenții de descompunere umedă, topirea acidului și alcalinilor și nu are efect de memorie. Poate fi utilizat în echipamente convenționale de laborator, iar eșantioanele de analiză sunt fără poluare;

● Conductivitate termică și non-umede: Conductivitatea termică a carbonului de sticlă este ~ 80W/(M▪K), care este aproape de cea a fierului metalic. Poate fi utilizat în creuzete pentru a topi metale prețioase și aliaje de titan și pentru a scurta timpul de încălzire și topire; Proprietatea sa care nu umedă elimină, de asemenea, problema pierderii materiale;

● Puritate ridicată și fără particule: Carbonul de sticlă este realizat în creuzete și bărci, ceea ce este un material ideal pentru producția de semiconductori; Poate fi, de asemenea, utilizat ca părți ale sistemelor de implantare ionică și electrozi ai sistemelor de gravură cu plasmă etc.

● Bună conductivitate: Electrozii de carbon sticloși au o gamă potențială largă, care poate fi utilizată pentru a studia substanțele anorganice în zona potențială negativă și reacțiile redox ale substanțelor organice în zona potențială pozitivă; Oamenii de știință au folosit senzori de electrozi de carbon sticloși pentru a completa analiza voltammetrică a medicamentelor și pentru a realiza fotoelectrode perovskite ultra-stabile.

Schema schematică a procesului de preparare a fotoanodei perovskite din carbon sticlos și absorbant ușor

Ⅱ. Cercetări privind structura și proprietățile materialelor

De când oamenii de știință au sintetizat pentru prima dată carbonul sticlos în 1962, studiul structurii și proprietăților carbonului sticlos a fost un subiect fierbinte în domeniul materialelor de carbon. Carbonul sticlos este o structură tipică de carbon dezordonată hibridizată SP2. Carbonul sticlos de tip I este format prin sinterizarea materiei organice polimerizate la o temperatură sub 2000 ° C, iar interiorul său este compus în principal din fragmente de grafen ondulat dezordonat; Carbonul sticlos de tip II este sinterizat la o temperatură mai ridicată și este o matrice tridimensională a grafenului multistrat dezordonat.

Odată cu dezvoltarea mijloacelor tehnice, evoluția structurală și proprietățile intrinseci ale carbonului sticlos au fost dezvăluite în continuare. Karlsruher Institut Für Technologie a folosit microscopie electronică de transmisie de înaltă rezoluție (HR-TEM) pentru a vizualiza evoluția structurală a pirolizei polimerice în intervalul de temperatură de 500-1200 ° C. Rezultatele au arătat că:

● Fullerene, foi de grafen puternic curbate și foi de grafen bidimensionale mai mici coexistă în carbon sticlos cu dimensiuni și formă relativ mare, stivuite (<10 straturi) sau fragmente de grafen interconectate;

● Microporele din carbon sticloase nu sunt atribuite în întregime structurilor de fullerene, deoarece distribuția și proporția structurilor de fulleren depind puternic de suprafața eșantionului. Spre deosebire de structurile de grafen cu câteva straturi, porii aleatori din eșantioane 3D reprezintă majoritatea;

● Fragmentele de grafen sunt interconectate cu legăturile σ și π, ceea ce duce la o gamă de lungimi de legătură C-C în carbon sticlos, iar inelele inerente care nu sunt șase membre duc în continuare la diversitatea lungimilor de legătură;

● Fragmentele de grafen nu cresc întotdeauna, iar instabilitatea locală la temperaturi scăzute face ca fulgii mai mici să se separe ocazional sau să se contopească cu fulgi mai mari. J. Bauer și alții de la Karlsruhe Institute of Technology au folosit fotolitografia pentru a prelucra micro-arhitecturi de fagure polimer, apoi au pregătit carbon nano-sticlă ultra-puternic, cu un singur stâlp mai scurt de 1μm și un diametru la 200 nm prin piroliză; Rezistența materialului este de până la 3GPA, ceea ce este aproximativ echivalent cu rezistența teoretică a carbonului sticlos; Densitatea structurii topologice de fagure de carbon sticlos este de numai 0,6 g/cm³, obținerea unei puteri eficiente de 1,2GPa.

Imagini TEM ale migrației fulgilor mici de grafen în timpul pirolizei. 

(A-C) Fulgi circulari separați de blocuri de grafen mai mari (săgeata 1); 

(D-F) Fulgi s-au contopit cu materiale adiacente la 780 ° C (săgeata 2). Bara de scară: 2 nm.

A, B, Structura polimerică înainte de piroliză: structura generală (A) și apropierea unei singure unități (B);

C, D, Nanolattice se micșorează izotropic la aproximativ 20% din dimensiunea sa inițială în timpul pirolizei.

Ⅲ. Dispunerea industriei și extinderea aplicațiilor

Electrochimia Luton și Chenrui Noi materiale au obținut prepararea internă a carbonului sticlos și au obținut producția în masă de produse din sticlă din sticlă ultra-subțire la nivel de 5 μm.

Tendințele viitoare de dezvoltare includ:

● Realizați aplicarea pe scară largă a acoperirilor de carbon sticloase de calitate semiconductor, care sunt utilizate ca materiale de izolare pentru cuptoarele de creștere a cristalelor pentru a rezolva problema stabilității câmpului termic a creșterii cristalului SIC, reducând în același timp consumul de energie cu 20%;

● Carbonul sticlos ca material de placă bipolară pentru celulele de combustibil ale noilor vehicule cu energie poate crește eficiența bateriei cu 15%;

● Materiale compozite cu carbon sticloase ușor (ρ <1,3g/cm³) sunt utilizate în duzele motorului de rachetă pentru a îmbunătăți mult rezistența la temperatură.

Semiconeste un producător de lider și furnizor de materii prime din carbon sticloase în China. NoastreCreuzet de grafit acoperit cu carbon sticlosAre o gamă largă de aplicații în domeniul procesării semiconductorilor și a câștigat o recunoaștere ridicată din partea clienților din centralele semiconductoare precum Europa, America, Japonia și Coreea de Sud. Bine ați venit să ne consultați.