Čo je sklovitý uhlík？ - Veteksemicon

Sklovitý uhlík, známy tiež sklovitý uhlík, je skrátenekeramika. Vyrába sa spekaním polymerizovaného organického prekurzoru pri vysokej teplote v atmosfére inertného plynu. Pretože je čierny v celom texte a má hladký povrch podobný skla, nazýva sa sklovitý uhlík.

Ⅰ. Materiálne výhody a oblasti aplikácií

Sklenený uhlík má sériu vynikajúcich vlastností a je možné ich spracovať do rôznych tvarov, takže má širokú škálu vyhliadok na aplikáciu:

● Vysoká teplota: Sklenený uhlík sa môže používať po dlhú dobu v inertnom plyne alebo vákuu pri asi 3000 ° C bez krehkosti. Je vhodný pre takmer všetky príležitosti na ochranu vysokej teploty, ako sú chránené trubice na nabíjanie pyrometru, systémy nabíjania a časti vysokej teploty;

● Odpor: Sklenený uhlík je odolný voči všetkým mokrým rozkladným činidlám, kyselinami a alkalickým tavením a nemá žiadny pamäťový účinok. Môže sa použiť v konvenčných laboratórnych zariadeniach a vzorky analýzy neobsahujú znečistenie;

● Tepelná vodivosť a neohrozenie: Tepelná vodivosť skleneného uhlíka je ~ 80 W/(m •K), ktorá je blízko k kovovej železa. Môže byť použitý v krížových bublách na roztavenie drahých kovov a zliatiny titánu a skrátenie času zahrievania a topenia; Jeho neohrozujúca vlastnosť tiež eliminuje problém straty materiálu;

● Vysoká čistota a žiadne častice: Sklenený uhlík sa vyrába na krížové predmety a lode, čo je ideálny materiál na výrobu polovodičov; Môže sa tiež použiť ako časti iónových implantačných systémov a elektród systémov leptania plazmy atď.

● Dobrú vodivosť: Sklovité uhlíkové elektródy majú široký potenciálny rozsah, ktorý sa môže použiť na štúdium anorganických látok v zóne negatívneho potenciálu a redoxných reakcií organických látok v zóne pozitívneho potenciálu; Vedci použili snímače sklovitých uhlíkových elektród na dokončenie voltametrickej analýzy liekov a na realizáciu ultra stabilných fotoelektród perovskitu.

Schematický diagram procesu prípravy perovskitovej fotoanódy z sklovitého uhlíka a absorbéra svetla

Ⅱ. Výskum štruktúry a vlastností materiálu

Keďže vedci v roku 1962 prvý syntetizovali sklovitý uhlík, štúdium štruktúry a vlastností sklovitého uhlíka bolo v oblasti uhlíkových materiálov horúcou témou. Sklovitý uhlík je typická hybridizovaná uhlíková štruktúra SP2. Sklovitý uhlík typu I je tvorený spekaním polymerizovaných organických látok pri teplote pod 2000 ° C a jeho interiér sa skladá hlavne z narušených fragmentov stočených grafénov; Sklovitý uhlík typu II je spekaný pri vyššej teplote a je neusporiadaným viacvrstvovým grafénovým trojrozmernou matricou.

S vývojom technických prostriedkov sa ďalej odhalili štrukturálny vývoj a vnútorné vlastnosti sklovitého uhlíka. Karlsruher Institut Für Technologie používaný in situ Transmisná elektrónová mikroskopia s vysokým rozlíšením (HR-TEM) na vizualizáciu štrukturálneho vývoja polymérnej pyrolýzy v teplotnom rozsahu 500-1200 ° C. Výsledky ukázali, že:

● Fullerény, silne zakrivené grafénové listy a menšie dvojrozmerné grafénové listy koexistujú v sklovitej uhlíku s relatívne veľkou veľkosťou a tvarom, naskladané (<10 vrstiev) alebo vzájomne prepojených grafénových fragmentov;

● Mikropóry v sklovitým uhlíku nie sú úplne pripisované fullerénovým štruktúram, pretože distribúcia a podiel štruktúr fullerénu silne závisia od povrchovej plochy vzorky. Na rozdiel od niekoľkých vrstvových grafénových štruktúr, náhodné póry v 3D vzorkách zodpovedajú väčšine;

● Grafénové fragmenty sú prepojené s väzbami σ a π, čo vedie k rozsahu dĺžiek väzieb C-C v sklovnom uhlíku a vlastné šesťčlenné krúžky ďalej vedú k rozmanitosti dĺžiek väzby;

● Fragmenty grafénu sa nie vždy zvyšujú a miestna nestabilita pri nízkych teplotách spôsobuje, že menšie vločky sa občas oddelia alebo sa spájajú s väčšími vločkami. J. Bauer a ďalší z technologického inštitútu Karlsruhe používali fotolitografiu na spracovanie polymérnych voštinových mikroarchitevíc a potom pripravili ultra silnú nano-sklenenú uhlík s jediným stĺpom kratším ako 1 μm a priemerom ako 200nm pyrolýzou; Pevnosť materiálu je taká vysoká ako 3GPA, ktorá je približne ekvivalentná teoretickej pevnosti sklovitého uhlíka; Hustota sklovitej topologickej štruktúry voštičného uhlíka je iba 0,6 g/cm³, Dosiahnutie účinnej sily 1,2 GPa.

Obrazy migrácie malých grafénových vločiek počas pyrolýzy. 

(A-C) kruhové vločky oddelené od väčších grafénových blokov (šípka 1); 

(D-F) Vločky sa zlúčili so susednými materiálmi pri 780 ° C (šípka 2). Stupnica lišta: 2 nm.

A, B, polymérna štruktúra pred pyrolýzou: celková štruktúra (A) a detail jednej jednotkovej bunky (B);

C, D, nanolattica sa počas pyrolýzy izotropicky zmenšuje na asi 20% svojej počiatočnej veľkosti.

Ⅲ. Usporiadanie a rozširovanie aplikácií v priemysle

Luton Electrochemistry a Chenrui Nové materiály dosiahli domácu prípravu sklovitého uhlíka a dosiahli hromadnú výrobu ultratenných sklovitých uhlíkových výrobkov na úrovni 5 μm.

Trendy budúcich vývojov zahŕňajú:

● Uvedomte si rozsiahlu aplikáciu sklovitých uhlíkových povlakov polovodičového stupňa, ktoré sa používajú ako izolačné materiály pre rastové pece kryštálov na vyriešenie problému stability rastu tepelného poľa rastu kryštálov SIC a zároveň znižujú spotrebu energie o 20%;

● sklovitý uhlík ako materiál bipolárnej dosky pre palivové články nových energetických vozidiel môže zvýšiť účinnosť batérie o 15%;

● Ľahké sklovité uhlíkové kompozitné materiály (ρ <1,3 g/cm³) sa používajú v dýz s raketovými motormi, aby sa výrazne zlepšila odolnosť v oblasti teploty.

Polostje popredným výrobcom a dodávateľom sklovitých uhlíkových surovín v Číne. NášGraphit Crucible potiahnutý sklovitým uhlíkomMá širokú škálu aplikácií v oblasti spracovania polovodičov a získal vysoké uznanie zákazníkov v polovodičových elektrárňach, ako sú Európa, Amerika, Japonsko a Južná Kórea. Vitajte, aby ste sa na nás poradili.