Co to jest szklisty węgiel？ - weteksemicon

Szklany węgiel, znany również jako szklany węgiel, to nie zagradzany węgiel, który łączy właściwości szkła iceramika. Wykonuje się to przez spiekanie polimeryzowanego prekursora organicznego w wysokiej temperaturze w obojętnej atmosferze gazu. Ponieważ jest czarny i ma gładką powierzchnię podobną do szkła, nazywa się szklistym węglem.

Ⅰ. Zalety materialne i obszary aplikacji

Szklany węgiel ma serię doskonałych właściwości i może być przetwarzany w różne kształty, więc ma szeroki zakres potencjalnych klientów:

● Odporność na wysoką temperaturę: Szklany węgiel może być stosowany przez długi czas w gazie obojętnym lub próżni w około 3000 ° C bez kruchości. Jest odpowiedni na prawie wszystkie okazje ochrony wysokiej temperatury, takie jak rurki ochronne pirometru, systemy ładowania i części pieców wysokotemperaturowych;

● Odporność na korozję: Szklany węgiel jest odporny na wszystkie mokre środki rozkładu, kwas i alkaliczne topy i nie ma wpływu na pamięć. Może być stosowany w konwencjonalnym sprzęcie laboratoryjnym, a próbki analizy są wolne od zanieczyszczeń;

● Przewodnictwo cieplne i nietopecie: Przewodnictwo cieplne szklanego węgla wynosi ~ 80 W/(M/2), które jest bliskie metalowego żelaza. Można go używać w krzyżach do stopienia metali szlachetnych i stopów tytanowych oraz skracania czasu ogrzewania i topnienia; Jego nie do zniesienia właściwości eliminuje również problem utraty materiału;

● Wysoka czystość i bez cząstek: Szklany węgiel jest wytwarzany w tyłki i łodzie, które jest idealnym materiałem do produkcji półprzewodników; Można go również stosować jako części systemów implantacji jonowej i elektrod systemów trawienia plazmy itp.

● Dobra przewodność: Szkliste elektrody węglowe mają szeroki zakres potencjałów, który można wykorzystać do badania substancji nieorganicznych w strefie potencjalnej ujemnej i reakcji redoks substancji organicznych w strefie potencjalnej pozytywnej; Naukowcy wykorzystali szkliste czujniki elektrod węglowych do ukończenia analizy woltametrycznej leków i realizacji ultra-stabilnych fotoelektrodek perowskiego.

Schematyczny schemat procesu przygotowywania fotoanody perowskiego z szklistego węgla i pochłaniacza światła

Ⅱ. Badania nad strukturą materialną i właściwości

Ponieważ naukowcy po raz pierwszy zsyntetyzowali szklisty węgiel w 1962 r., Badanie struktury i właściwości szklistego węgla było gorącym tematem w dziedzinie materiałów węglowych. Szklisty węgiel jest typową hybrydyzowaną nieuporządkowaną strukturą węglową SP2. Szklisty węgiel typu I powstaje przez spiekanie polimeryzowanej materii organicznej w temperaturze poniżej 2000 ° C, a jej wnętrze składa się głównie z nieuporządkowanych fragmentów grafenu zwiniętego; Szklisty węgiel typu II jest spiekany w wyższej temperaturze i jest nieuporządkowaną wielowymiarową matrycą grafenową wielowymiarową.

Wraz z rozwojem środków technicznych dalej ujawniono ewolucję strukturalną i właściwości wewnętrzne szklistego węgla. Karlsruher Institut Für Technologie zastosował transmisyjną mikroskopię elektronową o wysokiej rozdzielczości in situ (HR-TEM) do wizualizacji ewolucji strukturalnej pirolizy polimerowej w zakresie temperatur 500-1200 ° C. Wyniki pokazały, że:

● Fullereny, silnie zakrzywione arkusze grafenowe i mniejsze dwuwymiarowe arkusze grafenowe współistnieją w szklistym węglu o stosunkowo dużym rozmiarze i kształcie, ułożonym (<10 warstw) lub połączonych fragmentach grafenu;

● Mikropory w szklistym węglu nie są całkowicie przypisywane strukturom fulerenowym, ponieważ rozkład i odsetek struktur fulerenowych silnie zależy od powierzchni próbki. W przeciwieństwie do kilku warstwowych struktur grafenowych, losowe pory w próbkach 3D stanowią większość;

● Fragmenty grafenowe są połączone z wiązaniami σ i π, co powoduje zakres długości wiązań C-C w szklistym węglu, a nieodłączne pierścienie nie-sześciordzeniowe prowadzą do różnorodności długości wiązań;

● Fragmenty grafenu nie zawsze rosną, a lokalna niestabilność w niskich temperaturach powoduje, że mniejsze płatki od czasu do czasu oddzielają lub łączą się z większymi płatkami. J. Bauer i inni z Karlsruhe Institute of Technology wykorzystali fotolitografię do przetwarzania mikro-architektury o strukturze plastra miodu, a następnie przygotowali ultra-dreszczone węgiel nano-szklany z pojedynczym filarem krótszym niż 1 μm i średnicą tak małą jak 200 nm przez pirolizę; Wytrzymałość materiału jest tak wysoka jak 3GPa, co jest w przybliżeniu równoważne wytrzymałości teoretycznej szklistego węgla; Gęstość szklistej struktury topologicznej o strukturze miodu wynosi tylko 0,6 g/cm³, osiągając skuteczną siłę 1,2 gpa.

Obrazy TEM migracji małych płatków grafenowych podczas pirolizy. 

(A-C) płatki okrągłe oddzielone od większych bloków grafenu (strzałka 1); 

(D-F) Płatki połączone z sąsiednimi materiałami w 780 ° C (strzałka 2). Pasek skali: 2 nm.

A, B, struktura polimeru przed pirolizą: ogólna struktura (A) i zbliżenie pojedynczej komórki jednostkowej (B);

C, D, nanolatywa kurczy się izotropowo do około 20% jej początkowej wielkości podczas pirolizy.

Ⅲ. Układ branży i rozwój aplikacji

Luton Electrochemistry i Chenrui Nowe materiały osiągnęły krajowe przygotowanie szklistego węgla i osiągnęły masową produkcję ultra-cienkich produktów węglowych na poziomie 5 μm.

Przyszłe trendy rozwojowe obejmują:

● Uświadom sobie na dużą skalę zastosowanie szklistych powłok węglowych klasy półprzewodnikowej, które są stosowane jako materiały izolacyjne do kryształowych pieców wzrostu w celu rozwiązania problemu stabilności pola termicznego wzrostu kryształów SIC, jednocześnie zmniejszając zużycie energii o 20%;

● Szklisty węgiel jako bipolarny materiał płytki dla ogniw paliwowych nowych pojazdów energetycznych może zwiększyć wydajność baterii o 15%;

● Lekkie szkliste materiały kompozytowe (ρ <1,3 g/cm³) są stosowane w dyszach silnika rakietowego, aby znacznie poprawić odporność na temperaturę.

Semiconjest wiodącym producentem i dostawcą szklistych surowców węgla w Chinach. NaszSzklisty tygla grafitowa powlekana węgielMa szeroki zakres zastosowań w dziedzinie przetwarzania półprzewodników i zdobył wysokie uznanie od klientów w siłach półprzewodnikowych, takich jak Europa, Ameryka, Japonia i Korea Południowa. Witamy, aby skonsultować się z nami.