Apa itu Glassy Carbon？ - Veteksemicon

Karbon kaca, juga dikenal sebagai karbon kaca pendek, adalah karbon non-grafit yang menggabungkan sifat-sifat kaca dankeramik. Ini dibuat dengan menyinarkan prekursor organik terpolimerisasi pada suhu tinggi di atmosfer gas inert. Karena berwarna hitam di seluruh dan memiliki permukaan halus yang mirip dengan kaca, itu disebut karbon kaca.

Ⅰ. Keuntungan material dan area aplikasi

Glass Carbon memiliki serangkaian sifat yang sangat baik dan dapat diproses menjadi berbagai bentuk, sehingga memiliki berbagai prospek aplikasi:

● Resistensi suhu tinggi: Karbon kaca dapat digunakan untuk waktu yang lama dalam gas inert atau vakum pada sekitar 3000 ° C tanpa kerapuhan. Ini cocok untuk hampir semua kesempatan perlindungan suhu tinggi seperti tabung perlindungan pyrometer, sistem pengisian, dan bagian tungku suhu tinggi;

● Resistensi korosi: Karbon kaca tahan terhadap semua agen dekomposisi basah, asam dan alkali meleleh, dan tidak memiliki efek memori. Ini dapat digunakan dalam peralatan laboratorium konvensional dan sampel analisis bebas polusi;

● Konduktivitas termal dan non-pembasah: Konduktivitas termal karbon kaca adalah ~ 80W/(M ▪K), yang dekat dengan besi logam. Ini dapat digunakan dalam celah untuk melelehkan logam mulia dan paduan titanium, dan mempersingkat waktu pemanasan dan pencairan; Properti yang tidak meng-wetting juga menghilangkan masalah kehilangan material;

● Kemurnian tinggi dan tidak ada partikel: Karbon kaca dibuat menjadi cawan dan perahu, yang merupakan bahan yang ideal untuk produksi semikonduktor; Ini juga dapat digunakan sebagai bagian dari sistem implantasi ion dan elektroda sistem etsa plasma, dll.

● Konduktivitas yang baik: Elektroda karbon kaca memiliki rentang potensial yang luas, yang dapat digunakan untuk mempelajari zat anorganik di zona potensial negatif dan reaksi redoks zat organik di zona potensial positif; Para ilmuwan telah menggunakan sensor elektroda karbon kaca untuk menyelesaikan analisis voltametri obat dan menyadari fotoelektroda perovskit yang sangat stabil.

Diagram skematik proses mempersiapkan photoanoda perovskite dari karbon kaca dan penyerap cahaya

Ⅱ. Penelitian tentang struktur dan sifat material

Sejak para ilmuwan pertama kali mensintesis karbon kaca pada tahun 1962, studi tentang struktur dan sifat -sifat karbon kaca telah menjadi topik hangat di bidang bahan karbon. Karbon kaca adalah struktur karbon hibridisasi SP2 yang khas. Karbon kaca tipe I dibentuk oleh bahan organik terpolimerisasi sintering pada suhu di bawah 2000 ° C, dan interiornya terutama terdiri dari fragmen graphene yang dikeriting; Karbon kaca tipe II disinter pada suhu yang lebih tinggi dan merupakan matriks tiga dimensi graphene multilayer yang tidak teratur.

Dengan pengembangan cara teknis, evolusi struktural dan sifat intrinsik karbon kaca telah terungkap lebih lanjut. Karlsruher Institut Für Technologie yang digunakan dalam mikroskop elektron transmisi resolusi tinggi in situ (HR-TEM) untuk memvisualisasikan evolusi struktural pirolisis polimer dalam kisaran suhu 500-1200 ° C. Hasilnya menunjukkan bahwa:

● Fullerene, lembaran graphene yang sangat melengkung, dan lembaran graphene dua dimensi yang lebih kecil hidup berdampingan dalam karbon kaca dengan ukuran dan bentuk yang relatif besar, ditumpuk (<10 lapisan) atau fragmen graphene yang saling berhubungan;

● Mikropori dalam karbon kaca tidak sepenuhnya dikaitkan dengan struktur fullerene, karena distribusi dan proporsi struktur fullerene sangat tergantung pada luas permukaan sampel. Tidak seperti struktur graphene beberapa lapis, pori-pori acak dalam sampel 3D menyumbang mayoritas;

● Fragmen graphene saling berhubungan dengan ikatan σ dan π, menghasilkan kisaran panjang ikatan C-C dalam karbon kaca, dan cincin non-enam yang melekat lebih lanjut mengarah pada keragaman panjang ikatan;

● Fragmen graphene tidak selalu meningkat, dan ketidakstabilan lokal pada suhu rendah menyebabkan serpihan yang lebih kecil sesekali terpisah atau bergabung dengan serpihan yang lebih besar. J. Bauer dan yang lainnya dari Karlsruhe Institute of Technology menggunakan fotolitografi untuk memproses polimer mikro-arsitektur mikro, dan kemudian menyiapkan karbon nano-kaca yang sangat kuat dengan pilar tunggal yang lebih pendek dari 1μm dan diameter sekecil 200nm melalui pirolisis; Kekuatan material setinggi 3GPA, yang kira -kira setara dengan kekuatan teoritis karbon kaca; Kepadatan struktur topologi sarang lebah karbon kaca hanya 0,6 g/cm³, mencapai kekuatan efektif 1.2GPA.

Gambar TEM dari migrasi serpihan graphene kecil selama pirolisis. 

(A-C) serpihan melingkar yang dipisahkan dari blok graphene yang lebih besar (panah 1); 

(D-F) Serpihan digabungkan dengan bahan yang berdekatan pada 780 ° C (panah 2). Bilah skala: 2 nm.

A, B, struktur polimer sebelum pirolisis: struktur keseluruhan (A) dan close-up sel satuan tunggal (B);

C, D, nanolattice menyusut secara isotropik menjadi sekitar 20% dari ukuran awalnya selama pirolisis.

Ⅲ. Tata Letak Industri dan Perluasan Aplikasi

Luton Electrochemistry dan Chenrui Bahan-bahan baru telah mencapai persiapan domestik karbon kaca, dan telah mencapai produksi massal produk karbon berkaca-ultra-tipis tingkat 5μm.

Tren pengembangan di masa depan meliputi:

● Sadari aplikasi skala besar pelapis karbon kaca semikonduktor, yang digunakan sebagai bahan isolasi untuk tungku pertumbuhan kristal untuk menyelesaikan masalah stabilitas medan termal pertumbuhan kristal SiC, sambil mengurangi konsumsi energi sebesar 20%;

● Karbon kaca sebagai bahan pelat bipolar untuk sel bahan bakar kendaraan energi baru dapat meningkatkan efisiensi baterai sebesar 15%;

● Bahan komposit karbon kaca ringan (ρ <1.3g/cm³) digunakan dalam nozel mesin roket untuk sangat meningkatkan ketahanan suhu.

Semiconadalah produsen dan pemasok terkemuka bahan baku karbon kaca di Cina. KitaCrucible grafit berlapis karbon kacaMemiliki berbagai aplikasi di bidang pemrosesan semikonduktor dan telah memenangkan pengakuan tinggi dari pelanggan di pembangkit tenaga listrik semikonduktor seperti Eropa, Amerika, Jepang, dan Korea Selatan. Selamat datang untuk berkonsultasi dengan kami.