Ano ang Glassy Carbon？ - Veteksemicon

Ang glassy carbon, na kilala rin bilang glassy carbon para sa maikli, ay isang di-graphitized carbon na pinagsasama ang mga katangian ng baso atkeramika. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pagsasala ng isang polymerized organic precursor sa mataas na temperatura sa isang inert gas na kapaligiran. Dahil ito ay itim sa buong at may isang makinis na ibabaw na katulad ng baso, tinatawag itong glassy carbon.

Ⅰ. Mga bentahe ng materyal at mga lugar ng aplikasyon

Ang Glass Carbon ay may isang serye ng mahusay na mga pag -aari at maaaring maiproseso sa iba't ibang mga hugis, kaya mayroon itong malawak na hanay ng mga prospect ng aplikasyon:

● Mataas na paglaban sa temperatura: Ang glass carbon ay maaaring magamit sa loob ng mahabang panahon sa isang inert gas o vacuum sa halos 3000 ° C nang walang brittleness. Ito ay angkop para sa halos lahat ng mga okasyong proteksyon ng mataas na temperatura tulad ng mga tubo ng proteksyon ng pyrometer, mga sistema ng singilin, at mga bahagi ng mataas na temperatura;

● Paglaban ng kaagnasan: Ang glass carbon ay lumalaban sa lahat ng mga ahente ng basa na agnas, natutunaw ang acid at alkali, at walang epekto sa memorya. Maaari itong magamit sa maginoo na kagamitan sa laboratoryo at ang mga sample ng pagsusuri ay walang polusyon;

● Thermal conductivity at non-wetting: Ang thermal conductivity ng glass carbon ay ~ 80W/(M▪K), na malapit sa metal iron. Maaari itong magamit sa mga crucibles upang matunaw ang mga mahalagang metal at titanium alloys, at paikliin ang oras ng pag -init at pagtunaw; Ang hindi pag-aari ng pag-aari nito ay nag-aalis din ng problema ng pagkawala ng materyal;

● Mataas na kadalisayan at walang mga partikulo: Ang glass carbon ay ginawa sa mga crucibles at bangka, na kung saan ay isang mainam na materyal para sa paggawa ng semiconductor; Maaari rin itong magamit bilang mga bahagi ng mga sistema ng pagtatanim ng ion at mga electrodes ng mga plasma etching system, atbp.

● Magandang conductivity: Ang mga glassy carbon electrodes ay may malawak na potensyal na saklaw, na maaaring magamit upang pag -aralan ang mga tulagay na sangkap sa negatibong potensyal na zone at ang mga reaksyon ng redox ng mga organikong sangkap sa positibong potensyal na zone; Ginamit ng mga siyentipiko ang mga glassy carbon electrode sensor upang makumpleto ang pagsusuri ng voltammetric ng mga gamot at napagtanto ang mga ultra-matatag na perovskite photoelectrodes.

Eskematiko diagram ng proseso ng paghahanda ng perovskite photoanode mula sa glassy carbon at light absorber

Ⅱ. Pananaliksik sa materyal na istraktura at mga pag -aari

Dahil ang mga siyentipiko ay unang synthesized glassy carbon noong 1962, ang pag -aaral ng istraktura at mga katangian ng glassy carbon ay naging isang mainit na paksa sa larangan ng mga materyales na carbon. Ang glassy carbon ay isang pangkaraniwang SP2 na na -hybrid na disordered na istraktura ng carbon. Ang uri ng glassy carbon ay nabuo sa pamamagitan ng sintering polymerized organic matter sa isang temperatura sa ibaba ng 2000 ° C, at ang interior nito ay pangunahing binubuo ng mga disordered curled graphene fragment; Ang uri ng II glassy carbon ay sintered sa isang mas mataas na temperatura at isang disordered multilayer graphene three-dimensional matrix.

Sa pagbuo ng mga teknikal na paraan, ang ebolusyon ng istruktura at intrinsic na mga katangian ng glassy carbon ay karagdagang isiniwalat. Karlsruher Institut für Technologie na ginamit sa lugar na may mataas na resolusyon na paghahatid ng elektron mikroskopya (HR-TEM) upang mailarawan ang ebolusyon ng istruktura ng polymer pyrolysis sa saklaw ng temperatura na 500-1200 ° C. Ang mga resulta ay nagpakita na:

● Fullerenes, malakas na hubog na mga sheet ng graphene, at mas maliit na dalawang-dimensional na mga sheet ng graphene na magkakasama sa glassy carbon na may medyo malaking sukat at hugis, nakasalansan (<10 layer) o magkakaugnay na mga fragment ng graphene;

● Ang mga mikropono sa glassy carbon ay hindi ganap na naiugnay sa mga istruktura ng fullerene, dahil ang pamamahagi at proporsyon ng mga istruktura ng fullerene ay malakas na nakasalalay sa lugar ng ibabaw ng sample. Hindi tulad ng ilang mga istrukturang graphene ng graphene, ang mga random na pores sa mga sample ng 3D ay nagkakaroon ng nakararami;

● Ang mga fragment ng graphene ay magkakaugnay sa mga bono ng σ at π, na nagreresulta sa isang hanay ng mga haba ng bono ng C-C sa glassy carbon, at ang likas na mga singsing na hindi-anim na may lamad ay higit na humantong sa pagkakaiba-iba ng mga haba ng bono;

● Ang mga fragment ng graphene ay hindi palaging tataas, at ang lokal na kawalang -tatag sa mababang temperatura ay nagdudulot ng mas maliit na mga natuklap na paminsan -minsan na hiwalay o pagsamahin sa mas malaking mga natuklap. Si J. Bauer at iba pa mula sa Karlsruhe Institute of Technology ay gumagamit ng photolithography upang maproseso ang polymer honeycomb micro-architectures, at pagkatapos ay inihanda ang ultra-malakas na nano-glass carbon na may isang solong haligi na mas maikli kaysa sa 1μm at isang diameter na kasing liit ng 200nm sa pamamagitan ng pyrolysis; Ang lakas ng materyal ay kasing taas ng 3GPA, na humigit -kumulang na katumbas ng teoretikal na lakas ng glassy carbon; Ang density ng glassy carbon honeycomb topological na istraktura ay 0.6g/cm lamang³, pagkamit ng isang epektibong lakas ng 1.2GPa.

Ang mga imahe ng TEM ng paglipat ng maliit na graphene flakes sa panahon ng pyrolysis. 

(A-C) pabilog na mga natuklap na pinaghiwalay mula sa mas malaking mga bloke ng graphene (arrow 1); 

(D-F) Ang mga natuklap ay pinagsama sa mga katabing materyales sa 780 ° C (arrow 2). Scale bar: 2 nm.

A, B, istraktura ng polimer bago ang pyrolysis: pangkalahatang istraktura (a) at pagsara ng isang solong cell cell (B);

Ang C, D, ang nanolattice ay nag -urong ng isotropically sa halos 20% ng paunang sukat nito sa panahon ng pyrolysis.

Ⅲ. Layout ng industriya at pagpapalawak ng aplikasyon

Ang mga bagong materyales ng Luton Electrochemistry at Chenrui ay nakamit ang domestic na paghahanda ng glassy carbon, at nakamit ang paggawa ng masa ng 5μm-level na ultra-shin glassy carbon products.

Kasama sa mga uso sa pag -unlad sa hinaharap:

● mapagtanto ang malakihang aplikasyon ng semiconductor-grade glassy carbon coatings, na ginagamit bilang mga materyales sa pagkakabukod para sa mga hurno ng paglago ng kristal upang malutas ang problema ng thermal field na katatagan ng paglago ng kristal ng SIC, habang binabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya sa pamamagitan ng 20%;

● glassy carbon bilang isang materyal na plate ng bipolar para sa mga cell ng gasolina ng mga bagong sasakyan ng enerhiya ay maaaring dagdagan ang kahusayan ng baterya sa pamamagitan ng 15%;

● Magaan na glassy carbon composite na materyales (ρ <1.3g/cm³) ay ginagamit sa mga nozzle ng rocket engine upang lubos na mapabuti ang paglaban sa temperatura.

Semiconay isang nangungunang tagagawa at tagapagtustos ng glassy carbon raw na materyales sa China. AmingGlassy carbon coated grapayt crucibleay may malawak na hanay ng mga aplikasyon sa larangan ng pagproseso ng semiconductor at nanalo ng mataas na pagkilala mula sa mga customer sa mga semiconductor powerhouse tulad ng Europa, America, Japan, at South Korea. Maligayang pagdating upang kumunsulta sa amin.