Ogljik je eden najpogostejših elementov v naravi, ki zajema lastnosti skoraj vseh snovi, ki jih najdemo na Zemlji.Ima širok razpon lastnosti, kot so različna trdota in mehkoba, obnašanje izolacija-polprevodnik-superprevodnik, toplotna izolacija-superprevodnost in absorpcija svetlobe-popolna prosojnost.Med temi so materiali s hibridizacijo sp2 glavni člani družine ogljikovih materialov, vključno z grafitom, ogljikovimi nanocevkami, grafenom, fulereni in amorfnim steklastim ogljikom.
Vzorci grafita in steklastega ogljika
Čeprav so prejšnji materiali dobro znani, se danes osredotočimo na stekleni ogljik.Steklasti ogljik, znan tudi kot steklasti ogljik ali steklasti ogljik, združuje lastnosti stekla in keramike v negrafiten ogljikov material.Za razliko od kristalnega grafita je amorfni ogljikov material, ki je skoraj 100 % sp2-hibridiziran.Steklasti ogljik se sintetizira z visokotemperaturnim sintranjem prekurzorskih organskih spojin, kot so fenolne smole ali smole furfurilnega alkohola, v atmosferi inertnega plina.Njegov črn videz in gladka površina, podobna steklu, sta mu prislužila ime "steklasti ogljik".
Od njegove prve sinteze s strani znanstvenikov leta 1962 so strukturo in lastnosti steklastega ogljika obsežno preučevali in ostajajo vroča tema na področju ogljikovih materialov.Steklasti ogljik lahko razvrstimo v dve vrsti: steklasti ogljik tipa I in tipa II.Steklasti ogljik tipa I je sintran iz organskih prekurzorjev pri temperaturah pod 2000 °C in je sestavljen predvsem iz naključno usmerjenih zvitih grafenskih fragmentov.Steklasti ogljik tipa II pa je sintran pri višjih temperaturah (~2500 °C) in tvori amorfno večplastno tridimenzionalno matrico samosestavljenih sferičnih struktur, podobnih fulerenu (kot je prikazano na spodnji sliki).
Predstavitev strukture steklastega ogljika (levo) in slika z elektronsko mikroskopijo visoke ločljivosti (desno)
Nedavne raziskave so pokazale, da ima steklasti ogljik tipa II večjo stisljivost kot tip I, kar se pripisuje njegovim samosestavljenim sferičnim strukturam, podobnim fulerenu.Kljub majhnim geometrijskim razlikam sta matriki steklastega ogljika tipa I in tipa II v bistvu sestavljeni iz neurejenega zvitega grafena.
Uporaba steklenega ogljika
Steklasti ogljik ima številne izjemne lastnosti, vključno z nizko gostoto, visoko trdoto, visoko trdnostjo, visoko neprepustnostjo za pline in tekočine, visoko toplotno in kemično stabilnostjo, zaradi česar je široko uporaben v panogah, kot so proizvodnja, kemija in elektronika.
01 Visokotemperaturne aplikacije
Steklasti ogljik je odporen na visoke temperature v okolju inertnega plina ali vakuumu, vzdrži temperature do 3000 °C.Za razliko od drugih keramičnih in kovinskih visokotemperaturnih materialov se trdnost steklastega ogljika povečuje s temperaturo in lahko doseže do 2700 K, ne da bi postal krhek.Ima tudi majhno maso, nizko absorpcijo toplote in majhno toplotno ekspanzijo, zaradi česar je primeren za različne visokotemperaturne aplikacije, vključno z zaščitnimi cevmi termočlenov, sistemi za nalaganje in komponentami peči.
02 Kemijske aplikacije
Steklasti ogljik se zaradi visoke odpornosti proti koroziji pogosto uporablja v kemijski analizi.Oprema iz steklastega ogljika nudi prednosti pred običajnimi laboratorijskimi napravami iz platine, zlata, drugih kovin, odpornih proti koroziji, posebne keramike ali fluoroplastike.Te prednosti vključujejo odpornost proti vsem mokrim razkrojnim sredstvom, brez spominskega učinka (nenadzorovana adsorpcija in desorpcija elementov), brez kontaminacije analiziranih vzorcev, odpornost na kisline in alkalne taline ter neporozno stekleno površino.
03 Zobotehnika
Stekleni ogljikovi lončki se pogosto uporabljajo v zobozdravstveni tehniki za taljenje plemenitih kovin in titanovih zlitin.Ponujajo prednosti, kot so visoka toplotna prevodnost, daljša življenjska doba v primerjavi z grafitnimi lončki, brez oprijema staljenih plemenitih kovin, odpornost na toplotni udar, uporabnost za vse plemenite kovine in titanove zlitine, uporaba v centrifugah za indukcijsko litje, ustvarjanje zaščitne atmosfere nad staljenimi kovinami, in odpravo potrebe po pretoku.
Uporaba lončkov iz steklastega ogljika skrajša čas segrevanja in taljenja ter omogoča, da grelne tuljave talilne enote delujejo pri nižjih temperaturah kot tradicionalne keramične posode, s čimer se skrajša čas, potreben za vsak ulitek, in podaljša življenjska doba lončka.Poleg tega njegova nemočljivost odpravlja pomisleke glede izgube materiala.
04 Polprevodniške aplikacije
Steklasti ogljik je s svojo visoko čistostjo, izjemno odpornostjo proti koroziji, odsotnostjo nastajanja delcev, prevodnostjo in dobrimi mehanskimi lastnostmi idealen material za proizvodnjo polprevodnikov.Lončke in čolne iz steklastega ogljika je mogoče uporabiti za consko taljenje polprevodniških komponent po metodah Bridgman ali Czochralski, sintezo galijevega arzenida in rast monokristalov.Poleg tega lahko steklasti ogljik služi kot komponente v sistemih za ionsko implantacijo in elektrode v sistemih za plazemsko jedkanje.Zaradi visoke prosojnosti za rentgenske žarke so stekleni ogljikovi zrezki primerni tudi za podlage za rentgenske maske.
Skratka, steklasti ogljik ponuja izjemne lastnosti, ki vključujejo odpornost na visoke temperature, kemično inertnost in odlično mehansko zmogljivost, zaradi česar je primeren za široko paleto aplikacij v različnih panogah.
Obrnite se na Semicera za izdelke iz steklenega ogljika po meri.
E-naslov:sales05@semi-cera.com
Čas objave: 18. december 2023