Wat is glazige koolstof？ - Veteksemicon

Glassige koolstof, ook bekend als glazige koolstof voor kort, is een niet-gerafetiseerde koolstof die de eigenschappen van glas combineert enkeramiek. Het wordt gemaakt door een gepolymeriseerde organische voorloper bij hoge temperatuur te sinteren in een inerte gasatmosfeer. Omdat het overal zwart is en een glad oppervlak heeft vergelijkbaar met glas, wordt het glazige koolstof genoemd.

Ⅰ. Materiële voordelen en toepassingsgebieden

Glass Carbon heeft een reeks uitstekende eigenschappen en kan in verschillende vormen worden verwerkt, dus het heeft een breed scala aan toepassingsperspectieven:

● Hoge temperatuurweerstand: Glazen koolstof kan lange tijd worden gebruikt in een inert gas of vacuüm bij ongeveer 3000 ° C zonder brosheid. Het is geschikt voor bijna alle hoge temperatuurbeschermingsmomenten zoals pyrometerbeschermingsbuizen, laadsystemen en hoogtemperatuuronderdelen;

● Corrosieweerstand: Glazen koolstof is bestand tegen alle natte ontledingsmiddelen, zuur en alkali smelt en heeft geen geheugeneffect. Het kan worden gebruikt in conventionele laboratoriumapparatuur en de analysemonsters zijn vrij vervuiling;

● Thermische geleidbaarheid en niet-gevolgen: De thermische geleidbaarheid van glazen koolstof is ~ 80W/(m▪K), die dicht bij die van metaalijzer ligt. Het kan worden gebruikt in smeltkroes om edele metalen en titaniumlegeringen te smelten en de verwarmings- en smelttijd te verkorten; De niet-gevolgen van de onroerend goed elimineert ook het probleem van materiaalverlies;

● Hoge zuiverheid en geen deeltjes: Glass -koolstof wordt tot smeltkroes en boten gemaakt, wat een ideaal materiaal is voor de productie van halfgeleiders; Het kan ook worden gebruikt als delen van ionenimplantatiesystemen en elektroden van plasma -etsensystemen, enz.

● Goede geleidbaarheid: Glassige koolstofelektroden hebben een breed potentieel bereik, dat kan worden gebruikt om anorganische stoffen te bestuderen in de negatieve potentiële zone en de redoxreacties van organische stoffen in de positieve potentiële zone; Wetenschappers hebben glazige koolstofelektrodesensoren gebruikt om de voltammetrische analyse van geneesmiddelen te voltooien en ultra-stabiele perovskietfoto-elektroden te realiseren.

Schematisch diagram van het proces van het bereiden van perovskietfotoanode van glazige koolstof en licht absorberen

Ⅱ. Onderzoek naar materiaalstructuur en eigenschappen

Aangezien wetenschappers in 1962 voor het eerst glazige koolstof hebben gesynthetiseerd, is de studie van de structuur en eigenschappen van glasachtige koolstof een hot topic op het gebied van koolstofmaterialen. Glassy koolstof is een typische SP2 gehybridiseerde ongeordende koolstofstructuur. Type I Glassy koolstof wordt gevormd door sinteren gepolymeriseerd organisch materiaal bij een temperatuur onder 2000 ° C, en het interieur is voornamelijk samengesteld uit ongeordende gekrulde grafeenfragmenten; Type II glasachtige koolstof wordt gesinterd bij een hogere temperatuur en is een ongeordende meerlagige grafeen driedimensionale matrix.

Met de ontwikkeling van technische middelen zijn de structurele evolutie en intrinsieke eigenschappen van glasachtige koolstof verder onthuld. Karlsruher Institut für technologie gebruikt in situ hoge resolutie transmissie-elektronenmicroscopie (HR-TEM) om de structurele evolutie van polymeerpyrolyse in het temperatuurbereik van 500-1200 ° C te visualiseren. De resultaten toonden aan dat:

● Fullerenen, sterk gebogen grafeenplaten en kleinere tweedimensionale grafeenplaten bestaan ​​naast glazige koolstof met relatief groot formaat en vorm, gestapeld (<10 lagen) of onderling verbonden grafeenfragmenten;

● De microporiën in glasachtige koolstof worden niet volledig toegeschreven aan fullereenstructuren, omdat de verdeling en het aandeel van fullereenstructuren sterk afhankelijk zijn van het oppervlak van het monster. In tegenstelling tot enkele lagere grafeenstructuren, zijn willekeurige poriën in 3D-monsters de meerderheid goed;

● Grafeenfragmenten zijn onderling verbonden met σ- en π-bindingen, wat resulteert in een bereik van C-C-bindingslengtes in glasachtige koolstof, en de inherente niet-zes-lid ringen leiden verder tot de diversiteit van bindingslengtes;

● Grafeenfragmenten nemen niet altijd toe en de lokale instabiliteit bij lage temperaturen zorgt ervoor dat kleinere vlokken af ​​en toe worden gescheiden of samensmelten met grotere vlokken. J. Bauer en anderen van het Karlsruhe Institute of Technology gebruikten fotolithografie om polymeerhoningcombic micro-architecturen te verwerken, en bereidden vervolgens ultrasterke nano-glazen koolstof met een enkele pilaar korter dan 1 μm en een diameter zo klein als 200 nm door pyrolyse; De materiaalsterkte is zo hoog als 3GPa, wat ongeveer gelijkwaardig is aan de theoretische sterkte van glasachtige koolstof; De dichtheid van de topologische structuur van de glazige koolstof honingraat is slechts 0,6 g/cm³, het bereiken van een effectieve sterkte van 1,2 GPa.

TEM -afbeeldingen van de migratie van kleine grafeenvlokken tijdens pyrolyse. 

(A-C) Ronde vlokken gescheiden van grotere grafeenblokken (pijl 1); 

(D-F) Vlokken samengevoegd met aangrenzende materialen bij 780 ° C (pijl 2). Schaalbalk: 2 nm.

A, B, polymeerstructuur vóór pyrolyse: algehele structuur (A) en close-up van een enkele eenheidscel (B);

C, D, het nanolattice krimpt isotropisch tot ongeveer 20% van de initiële grootte tijdens pyrolyse.

Ⅲ. Industrie -lay -out en expansie van applicaties

Luton-elektrochemie en Chenrui Nieuwe materialen hebben de binnenlandse bereiding van glasachtige koolstof bereikt en hebben een massaproductie bereikt van ultra-dunne glasachtige koolstofproducten op 5 μm-niveau.

Trends van toekomstige ontwikkeling zijn onder meer:

● Realiseer de grootschalige toepassing van halfgeleider-grade glazige koolstofcoatings, die worden gebruikt als isolatiematerialen voor kristalgroei-ovens om het probleem van thermische veldstabiliteit van SIC-kristalgroei op te lossen, terwijl het energieverbruik met 20%wordt verminderd;

● Glassige koolstof als een bipolair plaatmateriaal voor brandstofcellen van nieuwe energievoertuigen kan de batterijefficiëntie met 15%verhogen;

● Lichtgewicht glazige koolstofcomposietmaterialen (ρ <1,3 g/cm³) worden gebruikt in raketmotorsproeiers om de temperatuurweerstand aanzienlijk te verbeteren.

Veteksemiconis een toonaangevende fabrikant en leverancier van glasachtige koolstofgrondstoffen in China. OnsGlassy koolstof gecoate grafiet smeltkroesHeeft een breed scala aan toepassingen op het gebied van halfgeleiderverwerking en heeft hoge erkenning gewonnen van klanten in halfgeleidermogelijkheden zoals Europa, Amerika, Japan en Zuid -Korea. Welkom om ons te raadplegen.