Was ist glasiges Kohlenstoff?

Glader Kohlenstoff, kurz auch als glasartiger Kohlenstoff bekannt, ist ein nicht graphitisierter Kohlenstoff, der die Eigenschaften von Glas und kombiniertKeramik. Es wird hergestellt, indem ein polymerisierter organischer Vorläufer bei hoher Temperatur in einer inerten Gasatmosphäre gesintert wird. Da es durchgehend schwarz ist und eine glatte Oberfläche hat, die Glas ähnelt, wird es glasiger Kohlenstoff genannt.

Ⅰ. Materielle Vorteile und Anwendungsbereiche

Glass Carbon verfügt über eine Reihe hervorragender Eigenschaften und kann in verschiedene Formen verarbeitet werden, sodass es eine breite Palette von Anwendungsaussichten hat:

● Hochtemperaturwiderstand: Glaskohlenstoff kann für eine lange Zeit in einem inerten Gas oder Vakuum bei etwa 3000 ° C ohne Sprödigkeit angewendet werden. Es ist für fast alle Anlässe des Hochtemperaturschutzes wie Pyrometerschutzrohre, Ladesysteme und Hochtemperaturofenofen geeignet.

● Korrosionsbeständigkeit: Glaskohlenstoff ist resistent gegen alle nassen Zersetzungsmittel, Säure- und Alkali -Schmelzen und hat keinen Gedächtniseffekt. Es kann in herkömmlichen Laborgeräten verwendet werden und die Analyseproben sind umweltfrei.

● Thermische Leitfähigkeit und Nichtbekämpfung: Die thermische Leitfähigkeit von Glaskohlenstoff beträgt ~ 80 W/(M▪K), was nahe an der von Metalleisen liegt. Es kann in Tiegel verwendet werden, um Edelmetalle und Titanlegierungen zu schmelzen und die Heiz- und Schmelzzeit zu verkürzen; Seine nicht schwierige Eigenschaft beseitigt auch das Problem des materiellen Verlustes.

● Hohe Reinheit und keine Partikel: Glaskohlenstoff wird zu Tiegel und Booten verarbeitet, was ein ideales Material für die Halbleiterproduktion ist. Es kann auch als Teile von Ionenimplantationssystemen und Elektroden von Plasmaetchsystemen usw. verwendet werden.

● Gute Leitfähigkeit: Glasige Kohlenstoffelektroden haben einen weiten potenziellen Bereich, mit dem anorganische Substanzen in der negativen Potentialzone und die Redoxreaktionen von organischen Substanzen in der positiven Potentialzone untersucht werden können. Wissenschaftler haben glaartige Kohlenstoffelektrodensensoren verwendet, um die voltammetrische Analyse von Arzneimitteln zu vervollständigen und ultra-stabile Perovskit-Photoelektroden zu realisieren.

Schematisches Diagramm des Prozesss der Vorbereitung von Perovskit -Photoanode aus glasigem Kohlenstoff und Lichtabsorber

Ⅱ. Erforschung der Materialstruktur und Eigenschaften

Da Wissenschaftler 1962 zum ersten Mal glasiger Kohlenstoff synthetisierten, war die Untersuchung der Struktur und der Eigenschaften von glasigem Kohlenstoff ein heißes Thema im Bereich der Kohlenstoffmaterialien. Glaskohlenstoff ist eine typische SP2 -hybridisierte, ungeordnete Kohlenstoffstruktur. Glasiger Kohlenstoff vom Typ I wird durch Sintern polymerisierter organischer Substanz bei einer Temperatur unter 2000 ° C gebildet, und sein Innenraum besteht hauptsächlich aus ungeordneten geknackten Graphenfragmenten. Glasary Carbon vom Typ II wird bei einer höheren Temperatur gesintert und ist eine gestörte mehrschichtige Graphen-dreidimensionale Matrix.

Mit der Entwicklung von technischen Mitteln wurden die strukturelle Entwicklung und die intrinsischen Eigenschaften von glasigem Kohlenstoff weiter aufgedeckt. Karlsruher Institut für Technologie verwendet in situ hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie (HR-TEM), um die strukturelle Entwicklung der Polymerpyrolyse im Temperaturbereich von 500-1200 ° C zu visualisieren. Die Ergebnisse zeigten, dass:

● Fullerenes, stark gekrümmte Graphenblätter und kleinere zweidimensionale Graphenblätter koexistieren in glasigen Kohlenstoff mit relativ großer Größe und Form, gestapelt (<10 Schichten) oder miteinander verbundenen Graphenfragmenten;

● Die Mikroporen in glasigem Kohlenstoff werden nicht vollständig auf Fulleren -Strukturen zurückgeführt, da die Verteilung und der Anteil der Fullerenstrukturen stark von der Oberfläche der Probe abhängen. Im Gegensatz zu Graphenstrukturen mit wenigen Schichten machen zufällige Poren in 3D-Proben die Mehrheit aus.

● Graphenfragmente sind mit σ- und π-Bindungen verbunden, was zu einem Bereich von C-C-Bindungslängen in glasigem Kohlenstoff führt, und die inhärenten nicht-sechs-betroffenen Ringe führen weiter zur Vielfalt der Bindungslängen;

● Graphenfragmente nehmen nicht immer zu, und die lokale Instabilität bei niedrigen Temperaturen führt dazu, dass kleinere Flocken gelegentlich mit größeren Flocken getrennt oder verschmelzen. J. Bauer und andere vom Karlsruhe-Institut für Technologie verwendeten Photolithographie, um Polymer-Waben-Mikroarchitekturen zu verarbeiten, und stellte dann ultra-starken Nanoglaskohlenstoff mit einer einzigen Säule vor, die kürzer als 1 μm und einen Durchmesser von nur 200 nm durch Pyrolyse ist. Die Materialstärke ist bis zu 3GPa, was ungefähr der theoretischen Festigkeit von glasigem Kohlenstoff entspricht; Die Dichte der topologischen Struktur der glasigen Kohlenstoffwaben beträgt nur 0,6 g/cm³Erziel einer wirksamen Stärke von 1,2GPA.

TEM -Bilder der Migration kleiner Graphenflocken während der Pyrolyse. 

(A-c) kreisförmige Flocken, die von größeren Graphenblöcken getrennt sind (Pfeil 1); 

(D-f) Flocken, die mit angrenzenden Materialien bei 780 ° C zusammengeführt wurden (Pfeil 2). Maßstableiste: 2 nm.

A, B, Polymerstruktur vor der Pyrolyse: Gesamtstruktur (a) und Nahaufnahme einer einzelnen Einheitszelle (B);

C, D, das Nanolattice schrumpft isotrop auf etwa 20% seiner Anfangsgröße während der Pyrolyse.

Ⅲ. Branchenlayout und Anwendungsausdehnung

Luton-Elektrochemie und Chenrui-neue Materialien haben die häusliche Zubereitung von glasigem Kohlenstoff erreicht und eine Massenproduktion von ultradünnen glasigen Kohlenstoffprodukten auf 5 μm Niveau erreicht.

Zukünftige Entwicklungstrends umfassen:

● Erzählen Sie die groß angelegte Anwendung von glasartigen Kohlenstoffbeschichtungen mit halbluduktiven Grade, die als Isolationsmaterial für Kristallwachstumsöfen verwendet werden, um das Problem der thermischen Feldstabilität des SIC-Kristallwachstums zu lösen und den Energieverbrauch um 20%zu verringern.

● glasiges Kohlenstoff als bipolares Plattenmaterial für Brennstoffzellen neuer Energiefahrzeuge kann die Batterieffizienz um 15%erhöhen.

● Leichte glasartige Kohlenstoffverbundwerkstoffe (ρ <1,3 g/cm³) werden in Raketenmotor -Düsen verwendet, um die Temperaturfestigkeit erheblich zu verbessern.

Semikonist ein führender Hersteller und Lieferant von glasigen Kohlenstoffrohstoffen in China. UnserGlasible Carbon beschichtetes Graphit CrucibleHat eine breite Palette von Anwendungen im Bereich der Halbleiterverarbeitung und hat von Kunden in Halbleiterkraftwerken wie Europa, Amerika, Japan und Südkorea eine hohe Anerkennung erhalten. Willkommen, uns zu konsultieren.