Τι είναι ο υαλώδης άνθρακας？ - Veteksemicon

Ο υαλώδης άνθρακας, επίσης γνωστός ως υαλώδης άνθρακας για σύντομοκεραμικά. Είναι κατασκευασμένο από την πυροσυσσωμάτωση ενός πολυμερισμένου οργανικού πρόδρομου σε υψηλή θερμοκρασία σε ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου. Επειδή είναι μαύρο σε όλη τη διάρκεια και έχει μια ομαλή επιφάνεια παρόμοια με το γυαλί, ονομάζεται Glassy Carbon.

Ⅰ. Υλικά πλεονεκτήματα και περιοχές εφαρμογής

Το Glass Carbon έχει μια σειρά από εξαιρετικές ιδιότητες και μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία σε διάφορα σχήματα, οπότε έχει ένα ευρύ φάσμα προοπτικών εφαρμογής:

● Αντίσταση υψηλής θερμοκρασίας: Ο άνθρακας από γυαλί μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα σε αδρανές αέριο ή κενό σε περίπου 3000 ° C χωρίς ευγένεια. Είναι κατάλληλο για σχεδόν όλες τις περιπτώσεις προστασίας υψηλής θερμοκρασίας, όπως σωλήνες προστασίας πυρόμετρου, συστήματα φόρτισης και μέρη υψηλής θερμοκρασίας.

● Αντοχή στη διάβρωση: Ο άνθρακας από γυαλί είναι ανθεκτικός σε όλους τους παράγοντες αποσύνθεσης υγρών, όξινα και αλκαλικά λιώλη και δεν έχει επίδραση μνήμης. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συμβατικό εργαστηριακό εξοπλισμό και τα δείγματα ανάλυσης είναι χωρίς ρύπανση.

● Θερμική αγωγιμότητα και μη παροχή: Η θερμική αγωγιμότητα του γυαλιού άνθρακα είναι ~ 80W/(m), η οποία είναι κοντά σε εκείνη του μεταλλικού σιδήρου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χωνευτήρια για να λιώσει τα πολύτιμα μέταλλα και τα κράματα τιτανίου και να συντομεύσει τον χρόνο θέρμανσης και τήξης. Η ιδιοκτησία του που δεν έχει δοθεί επίσης εξαλείφει το πρόβλημα της απώλειας υλικού.

● Υψηλή καθαρότητα και χωρίς σωματίδια: Ο άνθρακας γυαλιού γίνεται σε χωνευτήρια και βάρκες, το οποίο είναι ένα ιδανικό υλικό για την παραγωγή ημιαγωγών. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως τμήματα συστημάτων εμφύτευσης ιόντων και ηλεκτροδίων συστημάτων χάραξης πλάσματος κ.λπ.

● Καλή αγωγιμότητα: Τα υαλώδη ηλεκτρόδια άνθρακα έχουν ένα ευρύ δυναμικό εύρος, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη ανόργανων ουσιών στην αρνητική δυναμική ζώνη και τις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις των οργανικών ουσιών στη θετική δυναμική ζώνη. Οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει αισθητήρες υαλώδους άνθρακα για να ολοκληρώσουν τη βολταμετρική ανάλυση των φαρμάκων και να πραγματοποιήσουν εξαιρετικά σταθερά φωτοηλεκτρόδια Perovskite.

Σχηματικό διάγραμμα της διαδικασίας παρασκευής του Perovskite Photoanode από γυάλινο άνθρακα και απορροφητή φωτός

Ⅱ. Έρευνα για τη δομή και τις ιδιότητες του υλικού

Δεδομένου ότι οι επιστήμονες συνθέτουν πρώτα τον υαλώδη άνθρακα το 1962, η μελέτη της δομής και των ιδιοτήτων του γυαλιού άνθρακα ήταν ένα καυτό θέμα στον τομέα των υλικών άνθρακα. Ο υαλώδης άνθρακας είναι μια τυπική υβριδοποιημένη δομή άνθρακα SP2. Ο υαλώδης άνθρακας τύπου Ι σχηματίζεται με πυροσυσσωμάτωση πολυμερισμένης οργανικής ύλης σε θερμοκρασία κάτω από 2000 ° C και το εσωτερικό του αποτελείται κυρίως από διαταραγμένα θραύσματα από καραμέλα. Ο υαλώδης άνθρακας τύπου II συσσωρεύεται σε υψηλότερη θερμοκρασία και είναι μια διαταραγμένη τρισδιάστατη μήτρα πολλαπλών στρώσεων.

Με την ανάπτυξη τεχνικών μέσων, αποκαλύφθηκαν περαιτέρω η διαρθρωτική εξέλιξη και οι εγγενείς ιδιότητες του υαλώδους άνθρακα. Karlsruher Institut Für Technologie που χρησιμοποιείται in situ Ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης υψηλής ανάλυσης (HR-TEM) για να απεικονίσει τη δομική εξέλιξη της πολυμερούς πυρόλυσης στην περιοχή θερμοκρασίας 500-1200 ° C. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι:

● φουλλερενές, έντονα καμπύλα φύλλα γραφένιου και μικρότερα δισδιάστατα φύλλα γραφένιου συνυπάρχουν σε υαλώδη άνθρακα με σχετικά μεγάλο μέγεθος και σχήμα, στοιβαγμένα (<10 στρώματα) ή διασυνδεδεμένα θραύσματα γραφένιου.

● Τα μικροπόρους σε υαλώδη άνθρακα δεν αποδίδονται εξ ολοκλήρου στις δομές φουλλερενίου, επειδή η κατανομή και η αναλογία των δομών φουλλερενίου εξαρτώνται έντονα από την επιφάνεια του δείγματος. Σε αντίθεση με τις δομές γραφένιου με λίγα στρώματα, οι τυχαίοι πόροι σε 3D δείγματα αντιπροσωπεύουν την πλειοψηφία.

● Τα θραύσματα του γραφένιου διασυνδέονται με τους δεσμούς σ και π, με αποτέλεσμα μια σειρά από μήκη δεσμών C-C σε υαλώδη άνθρακα και οι εγγενείς μη έξι μέλη δακτυλίων οδηγούν περαιτέρω στην ποικιλομορφία των μήκους των δεσμών.

● Τα θραύσματα γραφένιου δεν αυξάνονται πάντα και η τοπική αστάθεια σε χαμηλές θερμοκρασίες προκαλεί μικρότερες νιφάδες να διαχωρίζονται περιστασιακά ή να συγχωνευθούν με μεγαλύτερες νιφάδες. Ο J. Bauer και άλλοι από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Karlsruhe χρησιμοποίησαν τη φωτολιθογραφία για την επεξεργασία μικρο-αρχιτεκτονικών κυψελίδων πολυμερούς, και στη συνέχεια παρασκευάστηκαν εξαιρετικά ισχυρό νανο-γυαλί άνθρακα με έναν ενιαίο πυλώνα μικρότερο από 1μm και διάμετρο ως μικρό ως 200 nm μέσω πυρόλυσης. Η αντοχή του υλικού είναι τόσο υψηλή όσο η 3GPA, η οποία είναι περίπου ισοδύναμη με τη θεωρητική δύναμη του υαλώδους άνθρακα. Η πυκνότητα της τοπολογικής δομής της υαλώδους άνθρακα είναι μόνο 0,6g/cm³, επιτυγχάνοντας μια αποτελεσματική δύναμη 1,2gpa.

Εικόνες TEM της μετανάστευσης μικρών νιφάδων graphene κατά τη διάρκεια της πυρόλυσης. 

(A-C) κυκλικές νιφάδες που χωρίζονται από μεγαλύτερα μπλοκ γραφένιου (βέλος 1). 

(D-F) Οι νιφάδες συγχωνεύθηκαν με γειτονικά υλικά στους 780 ° C (βέλος 2). Γραφή κλίμακας: 2 nm.

Α, Β, δομή πολυμερούς πριν από την πυρόλυση: συνολική δομή (Α) και κοντινή απόσταση ενός κυττάρου μονάδας (Β).

C, D, το νανοατρίκο συρρικνώνεται ισότροπα σε περίπου το 20% του αρχικού μεγέθους του κατά τη διάρκεια της πυρόλυσης.

Ⅲ. Διάταξη της βιομηχανίας και επέκταση εφαρμογών

Η ηλεκτροχημεία Luton και τα νέα υλικά Chenrui έχουν επιτύχει την εγχώρια παρασκευή υαλώδους άνθρακα και έχουν επιτύχει μαζική παραγωγή υπερ-λεπτών υαλώδους προϊόντων άνθρακα.

Οι μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης περιλαμβάνουν:

● Συνειδητοποιήστε την εφαρμογή μεγάλης κλίμακας των υαλώδους επιχρισμάτων άνθρακα ημιαγωγών, τα οποία χρησιμοποιούνται ως μόνωσης για υλικά για την ανάπτυξη κρυστάλλων για την επίλυση του προβλήματος της σταθερότητας θερμικής πεδίου της ανάπτυξης κρυστάλλων SIC, μειώνοντας παράλληλα την κατανάλωση ενέργειας κατά 20%.

● Ο υαλώδης άνθρακας ως διπολικός πλάκας για κύτταρα καυσίμου νέων ενεργειακών οχημάτων μπορεί να αυξήσει την απόδοση της μπαταρίας κατά 15%.

● Τα ελαφριά υλικά σύνθετα υλικά άνθρακα (ρ <1,3g/cm3) χρησιμοποιούνται σε ακροφύσια πυραύλων για να βελτιωθεί σημαντικά η αντοχή της θερμοκρασίας.

Ημικάνιοείναι κορυφαίος κατασκευαστής και προμηθευτής γυάλινων πρώτων υλών άνθρακα στην Κίνα. ΜαςΓυαλί γραφίτη με επικαλυμμένο με άνθρακα CrucibleΈχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στον τομέα της επεξεργασίας ημιαγωγών και έχει κερδίσει υψηλή αναγνώριση από τους πελάτες σε powerhouses ημιαγωγών όπως η Ευρώπη, η Αμερική, η Ιαπωνία και η Νότια Κορέα. Καλώς ήλθατε να μας συμβουλευτείτε.