Mis on klaasjas süsinik - Veteksemicon

Klaasist süsinik, mida nimetatakse ka klaasist süsinikuks, on graafiline süsinik, mis ühendab klaasi jakeraamika. See on valmistatud polümeriseeritud orgaanilise eelkäija paagutamisega kõrgel temperatuuril inertses gaasi atmosfääris. Kuna see on kogu ulatuses must ja klaasiga sarnane sujuv pind, nimetatakse seda klaasiseks süsinikuks.

Ⅰ. Materiaalsed eelised ja rakenduspiirkonnad

Klaasist süsinik on rida suurepäraseid omadusi ja seda saab töödelda erinevateks kujudeks, nii et sellel on lai valik rakenduste väljavaateid:

● Kõrge temperatuurikindlus: Klaasist süsinikku saab pikka aega kasutada inertses gaasis või vaakumis temperatuuril umbes 3000 ° C ilma rabeduseta. See sobib peaaegu kõigi kõrgete temperatuuride kaitseks, näiteks püromeetri kaitsetorud, laadimissüsteemid ja kõrge temperatuuriga ahjuosad;

● Korrosioonikindlus: Klaasist süsinik on vastupidav kõigile niisketele lagunemisainetele, happe ja leelise sulab ning sellel pole mäluefekti. Seda saab kasutada tavapärastes laboratooriumides ja analüüsiproovid on reostusvabad;

● Soojusjuhtivus ja mitte niisutamine: Klaasist süsiniku soojusjuhtivus on ~ 80W/(M▪k), mis on lähedal metalli rauale. Seda saab kasutada tiiglites väärismetallide ja titaansulamite sulatamiseks ning kütte- ja sulamisaja lühendamiseks; Selle mitte niisutatav omadus välistab ka materiaalse kaotuse probleemi;

● Suur puhtus ja osakesteta: Klaasist süsinik tehakse tiiglites ja paatideks, mis on ideaalne materjal pooljuhtide tootmiseks; Seda saab kasutada ka ioonide implanteerimissüsteemide ja plasma söövitussüsteemide elektroodide osadena jne.

● Hea juhtivus: Klaasjatel süsiniklektroodidel on lai potentsiaalne vahemik, mida saab kasutada anorgaaniliste ainete uurimiseks negatiivses potentsiaalses tsoonis ja orgaaniliste ainete redoksreaktsioonid positiivses potentsiaalses tsoonis; Teadlased on kasutanud klaasist süsiniklektroodide andureid ravimite voltammeetrilise analüüsi lõpuleviimiseks ja ultrastabiilsete perovskite-fotoelektroodide realiseerimiseks.

Perovskite'i fotoanoodi valmistamise skemaatiline diagramm klaasja süsiniku ja kerge neeldujast

Ⅱ. Materiaalse struktuuri ja omaduste uurimine

Kuna teadlased sünteesisid esmakordselt klaasja süsiniku 1962. aastal, on klaasise süsiniku struktuuri ja omaduste uurimine olnud süsinikumaterjalide valdkonnas kuum teema. Klaasist süsinik on tüüpiline SP2 hübridiseeritud korratu süsiniku struktuur. I tüüpi klaasjas süsinik moodustatakse paagutamisel polümeriseeritud orgaaniline aine temperatuuril alla 2000 ° C ja selle sisemus koosneb peamiselt korrastamata lokkis grafeenfragmentidest; II tüüpi klaasjas süsinik paagutatakse kõrgemal temperatuuril ja see on korrastamata mitmekihiline grafeen kolmemõõtmeline maatriks.

Tehniliste vahendite väljatöötamisel on klaasise süsiniku struktuurne areng ja sisemised omadused veelgi selgunud. Karlsruher Institut Für Technologie, mida kasutatakse kõrge eraldusvõimega ülekandeelektronmikroskoopia (HR-tem), et visualiseerida polümeeri pürolüüsi struktuurset arengut temperatuuride vahemikus 500–1200 ° C. Tulemused näitasid, et:

● Fullereenid, tugevalt kõverdatud grafeenilehed ja väiksemad kahemõõtmelised grafeenilehed eksisteerivad klaasise süsinikuga, suhteliselt suure ja kujuga, virnastatud (<10 kihti) või omavahel ühendatud grafeenfragmentidega;

● Klaasjas süsiniku mikropoorid ei omistata täielikult fulreeni struktuuridele, kuna fulreeni struktuuride jaotus ja osakaal sõltuvad tugevalt proovi pindalast. Erinevalt vähestest kihilistest grafeenstruktuuridest moodustavad enamuse juhuslikud poorid 3D-proovides;

● Grafeeni fragmendid on ühendatud σ ja π-sidemetega, mille tulemuseks on C-C sideme pikkused klaasjas süsinikus ja loomupärased mitte-kuue alistatud rõngad põhjustavad veelgi võlakirja pikkuste mitmekesisust;

● Grafeenifragmendid ei suurene alati ja madalatel temperatuuridel kohalik ebastabiilsus põhjustab väiksemate helveste aeg -ajalt eraldumist või sulandumist suuremate helvestega. J. Bauer ja teised Karlsruhe Tehnoloogiainstituudist kasutasid fotolitograafiat polümeeri kärgstruktuuri mikroarhitektuuride töötlemiseks ja valmistas seejärel ülikerge nano-klaasist süsiniku ultra-tugeva nano-klaasi süsiniku ühe ühe sambaga, mis on lühem kui 1 μm ja läbimõõduga nii väike kui 200NM läbi pürolüüsi; Materjali tugevus on nii kõrge kui 3GPA, mis on ligikaudu samaväärne klaasja süsiniku teoreetilise tugevusega; Klaasise süsiniku kärgstruktuuri tihedus on ainult 0,6 g/cm³, saavutades tõhusa tugevuse 1,2 GPa.

TEM -kujutised väikeste grafeenihelveste migratsioonist pürolüüsi ajal. 

(A-C) ümmargused helbed, mis on eraldatud suurematest grafeeniplokkidest (nool 1); 

(D-F) Külgnevate materjalidega liidetud helbed temperatuuril 780 ° C (nool 2). Skaalariba: 2 nm.

A, B, polümeeri struktuur enne pürolüüsi: Üldine struktuur (A) ja ühe ühiku raku (B) lähivõte;

C, D, nanolattice kahaneb isotroopiliselt umbes 20% -ni selle algsest suurusest pürolüüsi ajal.

Ⅲ. Tööstuse paigutus ja rakenduste laiendamine

Lutoni elektrokeemia ja Chenrui uued materjalid on saavutanud klaasise süsiniku kodumaise ettevalmistamise ja saavutanud masstoodangu 5 μm tasemel üliõhukesed klaasjad.

Tulevaste arengusuundade hulka kuuluvad:

● Teadstage pooljuhtide klaasist klaasist süsinikkatete laiaulatuslikku kasutamist, mida kasutatakse kristallide kasvu ahjude isolatsioonimaterjalidena, et lahendada SIC kristallide kasvu soojusvälja stabiilsuse probleem, vähendades samal ajal energiatarbimist 20%;

● Klaasjas süsinik kui bipolaarne plaadimaterjal uute energiasõidukite kütuseelementide jaoks võib aku efektiivsust suurendada 15%;

● Raketimootori pihustides kasutatakse kergelt klaasist klaasist süsinikkomposiitmaterjali (ρ <1,3 g/cm³), et temperatuuritakistust märkimisväärselt parandada.

Semikoonon Hiinas juhtiv klaasist süsiniku tooraine tootja ja tarnija. MeieKlaasjas süsinikuga kaetud grafiidiga tiiglikon pooljuhtide töötlemise valdkonnas lai valik rakendusi ja ta on võitnud klientidelt kõrge tunnustuse pooljuhtide jõududes nagu Euroopa, Ameerika, Jaapan ja Lõuna -Korea. Tere tulemast meiega nõu pidama.