Ugljik je jedan od najčešćih elemenata u prirodi, koji obuhvaća svojstva gotovo svih tvari koje se nalaze na Zemlji.Pokazuje širok raspon karakteristika, kao što su različita tvrdoća i mekoća, ponašanje izolacija-poluvodič-supravodič, toplinska izolacija-supravodljivost i apsorpcija svjetlosti-potpuna prozirnost.Među njima, materijali sa sp2 hibridizacijom glavni su članovi obitelji ugljikovih materijala, uključujući grafit, ugljikove nanocijevi, grafen, fulerene i amorfni stakleni ugljik.
Uzorci grafita i staklenog ugljika
Iako su prethodni materijali dobro poznati, usredotočimo se danas na stakleni ugljik.Staklasti ugljik, također poznat kao stakleni ugljik ili staklasti ugljik, kombinira svojstva stakla i keramike u negrafitični ugljični materijal.Za razliku od kristalnog grafita, to je amorfni ugljični materijal koji je gotovo 100% sp2-hibridiziran.Staklasti ugljik sintetizira se visokotemperaturnim sinteriranjem prekursora organskih spojeva, kao što su fenolne smole ili smole furfurilnog alkohola, u atmosferi inertnog plina.Njegov crni izgled i glatka površina poput stakla zaradili su mu naziv "staklasti ugljik".
Od njegove prve sinteze od strane znanstvenika 1962. godine, struktura i svojstva staklastog ugljika opsežno su proučavani i ostaju vruća tema u području ugljičnih materijala.Staklasti ugljik može se klasificirati u dvije vrste: stakleni ugljik tipa I i tipa II.Staklasti ugljik tipa I sinterira se iz organskih prekursora na temperaturama ispod 2000°C i sastoji se uglavnom od nasumično orijentiranih uvijenih fragmenata grafena.Staklasti ugljik tipa II, s druge strane, sinterira se na višim temperaturama (~2500°C) i tvori amorfnu višeslojnu trodimenzionalnu matricu samoskupljenih sferičnih struktura sličnih fulerenu (kao što je prikazano na donjoj slici).
Prikaz strukture staklenog ugljika (lijevo) i slika elektronske mikroskopije visoke rezolucije (desno)
Nedavna istraživanja otkrila su da staklasti ugljik tipa II pokazuje veću kompresibilnost od tipa I, što se pripisuje njegovim samosklopljivim sfernim strukturama sličnim fulerenu.Unatoč malim geometrijskim razlikama, matrice staklastog ugljika tipa I i tipa II u biti su sastavljene od neuređenog uvijenog grafena.
Primjena staklenog ugljika
Staklasti ugljik posjeduje brojna izvanredna svojstva, uključujući nisku gustoću, visoku tvrdoću, visoku čvrstoću, visoku nepropusnost za plinove i tekućine, visoku toplinsku i kemijsku stabilnost, što ga čini široko primjenjivim u industrijama kao što su proizvodnja, kemija i elektronika.
01 Primjene na visokim temperaturama
Staklasti ugljik pokazuje otpornost na visoke temperature u okruženju inertnog plina ili vakuuma, izdržavajući temperature do 3000°C.Za razliku od drugih keramičkih i metalnih visokotemperaturnih materijala, čvrstoća staklastog ugljika raste s temperaturom i može dosegnuti do 2700K bez da postane krt.Također posjeduje malu masu, nisku apsorpciju topline i nisko toplinsko širenje, što ga čini prikladnim za razne visokotemperaturne primjene, uključujući zaštitne cijevi za termoelemente, sustave punjenja i komponente peći.
02 Kemijske primjene
Zbog svoje visoke otpornosti na koroziju, stakleni ugljik nalazi široku primjenu u kemijskoj analizi.Oprema izrađena od staklenog ugljika nudi prednosti u odnosu na konvencionalne laboratorijske aparate izrađene od platine, zlata, drugih metala otpornih na koroziju, posebne keramike ili fluoroplastike.Ove prednosti uključuju otpornost na sve mokre agense razgradnje, nema efekta pamćenja (nekontrolirana adsorpcija i desorpcija elemenata), nema kontaminacije analiziranih uzoraka, otpornost na kiseline i alkalne taline i neporoznu staklenu površinu.
03 Dentalna tehnika
Stakleni ugljeni lončići obično se koriste u dentalnoj tehnici za taljenje plemenitih metala i legura titana.Nude prednosti kao što su visoka toplinska vodljivost, duži životni vijek u usporedbi s grafitnim loncima, nema prianjanja rastaljenih plemenitih metala, otpornost na toplinske udare, primjenjivost na sve plemenite metale i legure titana, korištenje u centrifugama za indukcijsko lijevanje, stvaranje zaštitne atmosfere iznad rastaljenih metala, i eliminacija potrebe za fluksom.
Korištenje lonaca od staklenog ugljika smanjuje vrijeme zagrijavanja i taljenja i omogućuje grijaćim zavojnicama jedinice za taljenje da rade na nižim temperaturama od tradicionalnih keramičkih posuda, čime se smanjuje vrijeme potrebno za svaki odljev i produljuje životni vijek lončića.Štoviše, njegova nemočivost eliminira zabrinutost zbog gubitka materijala.
04 Primjene poluvodiča
Staklasti ugljik, sa svojom visokom čistoćom, izuzetnom otpornošću na koroziju, odsutnošću stvaranja čestica, vodljivošću i dobrim mehaničkim svojstvima, idealan je materijal za proizvodnju poluvodiča.Lonci i čamci izrađeni od staklastog ugljika mogu se koristiti za zonsko taljenje poluvodičkih komponenti Bridgmanovom ili Czochralskijevom metodom, sintezu galijevog arsenida i rast monokristala.Dodatno, staklasti ugljik može poslužiti kao komponente u sustavima za ionsku implantaciju i elektrode u sustavima plazma jetkanja.Njegova visoka prozirnost rendgenskih zraka također čini čipove od staklenog ugljika prikladnim za supstrate maski za rendgenske zrake.
Zaključno, staklasti ugljik nudi iznimna svojstva koja uključuju otpornost na visoke temperature, kemijsku inertnost i izvrsnu mehaničku izvedbu, što ga čini prikladnim za širok raspon primjena u raznim industrijama.
Obratite se Semiceri za proizvode od staklenog karbona po narudžbi.
Email:sales05@semi-cera.com
Vrijeme objave: 18. prosinca 2023