کربن شیشه ای چیست - Veteksemicon

کربن شیشه ای ، همچنین به طور خلاصه به عنوان کربن شیشه ای شناخته می شود ، یک کربن غیر گرا است که ترکیب خواص شیشه وسرامیکبشر این گیاه با پخت و پز یک پیش ساز آلی پلیمریزاسیون در دمای بالا در یک جو گاز بی اثر ساخته شده است. از آنجا که در کل سیاه است و سطح صافی شبیه به شیشه دارد ، به آن کربن شیشه ای گفته می شود.

Ⅰ. Material advantages and application areas

کربن شیشه ای دارای یک سری خواص عالی است و می تواند به شکل های مختلفی پردازش شود ، بنابراین طیف گسترده ای از چشم انداز برنامه را دارد:

● مقاومت در برابر درجه حرارت بالا: کربن شیشه ای می تواند برای مدت طولانی در گاز بی اثر یا خلاء در حدود 3000 درجه سانتیگراد بدون شستشو استفاده شود. تقریباً برای همه موارد محافظت در دمای بالا مانند لوله های محافظت از پیرومتری ، سیستم های شارژ و قطعات کوره با دمای بالا مناسب است.

● مقاومت در برابر خوردگی: کربن شیشه ای در برابر همه عوامل تجزیه مرطوب ، ذوب اسید و قلیایی مقاوم است و هیچ اثر حافظه ای ندارد. می توان از آن در تجهیزات آزمایشگاهی معمولی استفاده کرد و نمونه های تجزیه و تحلیل بدون آلودگی است.

● هدایت حرارتی و خیس کردن: هدایت حرارتی کربن شیشه ای 80 w/(M▪K) است که نزدیک به آهن فلزی است. می توان از آن در صلیب ها برای ذوب فلزات گرانبها و آلیاژهای تیتانیوم استفاده کرد و زمان گرمایش و ذوب را کوتاه کرد. خاصیت غیر خیس آن همچنین مشکل از دست دادن مواد را از بین می برد.

● خلوص بالا و بدون ذرات: کربن شیشه ای به صلیب و قایق ساخته می شود ، که یک ماده ایده آل برای تولید نیمه هادی است. همچنین می تواند به عنوان بخش هایی از سیستم های کاشت یونی و الکترودهای سیستم های اچینگ پلاسما و غیره مورد استفاده قرار گیرد.

● هدایت خوب: الکترودهای کربن شیشه ای دارای دامنه پتانسیل گسترده ای هستند که می تواند برای مطالعه مواد معدنی در منطقه بالقوه منفی و واکنش ردوکس مواد آلی در منطقه بالقوه مثبت استفاده شود. دانشمندان از سنسورهای الکترود کربن شیشه ای برای تکمیل تجزیه و تحلیل ولتامتریک داروها و تحقق فوتوالکترودهای پروسکایت بسیار پایدار استفاده کرده اند.

نمودار شماتیک فرآیند تهیه Phovskite Photoanode از کربن شیشه ای و جذب کننده نور

ⅱ تحقیق در مورد ساختار و خصوصیات مواد

از آنجا که دانشمندان برای اولین بار در سال 1962 کربن شیشه ای را سنتز کردند ، مطالعه ساختار و خواص کربن شیشه ای موضوعی داغ در زمینه مواد کربن بوده است. کربن شیشه ای یک ساختار کربن بی نظم ترکیبی SP2 معمولی است. کربن شیشه ای نوع I با پخت مواد آلی پلیمریزه شده در دمای زیر 2000 درجه سانتیگراد تشکیل می شود ، و فضای داخلی آن عمدتاً از قطعات گرافن فرفری بی نظم تشکیل شده است. کربن شیشه ای نوع II در دمای بالاتر پخت و پز می شود و یک ماتریس سه بعدی گرافن چند لایه بی نظم است.

با توسعه وسایل فنی ، تکامل ساختاری و خصوصیات ذاتی کربن شیشه ای بیشتر آشکار شده است. موسسه کارلسروهر Für Technologie مورد استفاده در میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا (HR-TEM) برای تجسم تکامل ساختاری پیرولیز پلیمری در محدوده دمای 500-1200 درجه سانتیگراد. نتایج نشان داد که:

● فولرها ، ورق های گرافن به شدت خمیده و ورق های گرافن دو بعدی کوچکتر در کربن شیشه ای با اندازه و شکل نسبتاً بزرگ ، انباشته (<10 لایه) یا قطعات گرافن به هم پیوسته همزمان هستند.

● ریزگردها موجود در کربن شیشه ای کاملاً به ساختارهای فولرن نسبت داده نمی شوند ، زیرا توزیع و نسبت ساختارهای فولرن به شدت به سطح نمونه بستگی دارد. بر خلاف ساختارهای گرافن چند لایه ، منافذ تصادفی در نمونه های سه بعدی اکثریت را تشکیل می دهند.

structs قطعات گرافن با پیوندهای σ و π به هم پیوسته اند ، در نتیجه طیف وسیعی از طول پیوند C-C در کربن شیشه ای و حلقه های ذاتی غیر شش نفره بیشتر منجر به تنوع طول پیوند می شوند.

structs قطعات گرافن همیشه افزایش نمی یابد و بی ثباتی محلی در دمای پایین باعث می شود که گاهی اوقات پوسته های کوچکتر از هم جدا شوند یا با پوسته های بزرگتر ادغام شوند. J. Bauer و دیگران از انستیتوی فناوری Karlsruhe از فوتولیتوگرافی برای پردازش میکرواریکت های لانه زنبوری پلیمری استفاده کردند ، و سپس کربن نانو شیشه ای فوق العاده قوی را با یک ستون واحد کوتاهتر از 1μm و قطر کوچک به اندازه 200 نانومتری از طریق پیرولیز تهیه کردند. استحکام ماده به اندازه 3GPA است که تقریباً معادل استحکام نظری کربن شیشه ای است. چگالی ساختار توپولوژیکی لانه زنبوری کربن شیشه ای تنها 0.6 گرم در سانتی متر است³، دستیابی به قدرت مؤثر 1.2 گرم در ثانیه.

تصاویر TEM از مهاجرت پوسته های گرافن کوچک در طول پیرولیز. 

(A-C) پوسته های دایره ای که از بلوک های گرافن بزرگتر جدا شده اند (فلش 1). 

(D-F) پوسته های ادغام شده با مواد مجاور در دمای 780 درجه سانتیگراد (فلش 2). نوار مقیاس: 2 نانومتر.

ساختار پلیمر A ، B ، قبل از تجزیه و تحلیل: ساختار کلی (A) و نزدیک شدن یک سلول واحد واحد (B).

C ، D ، NanoLattice به طور ایزوتروپی به حدود 20 ٪ از اندازه اولیه خود در طول پیرولیز کوچک می شود.

ⅲ طرح صنعت و گسترش برنامه

مواد جدید الکتروشیمی لوتون و چنرووی به آماده سازی خانگی کربن شیشه ای دست یافته اند و به تولید انبوه محصولات کربن شیشه ای فوق العاده نازک در سطح 5μm رسیده اند.

روند توسعه آینده شامل موارد زیر است:

● کاربرد در مقیاس بزرگ از پوشش های کربن شیشه ای با درجه نیمه هادی را که به عنوان مواد عایق برای کوره های رشد کریستالی برای حل مشکل پایداری میدان حرارتی رشد کریستال SIC استفاده می شود ، تحقق بخشید ، ضمن اینکه 20 ٪ مصرف انرژی را کاهش می دهد.

● کربن شیشه ای به عنوان یک ماده صفحه دو قطبی برای سلولهای سوخت وسایل نقلیه انرژی جدید می تواند 15 ٪ راندمان باتری را افزایش دهد.

مواد کامپوزیت کربن شیشه ای سبک وزن (ρ <1.3g/cm³) در نازل های موتور موشک استفاده می شود تا مقاومت دما را تا حد زیادی بهبود بخشد.

نیمه نیمهتولید کننده پیشرو و تأمین کننده مواد اولیه کربن شیشه ای در چین است. ماگرافیت با روکش کربن شیشه ایدارای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در زمینه پردازش نیمه هادی است و در خانه های نیمه هادی مانند اروپا ، آمریکا ، ژاپن و کره جنوبی از طرف مشتریان شناخته شده است. خوش آمدید برای مشورت با ما.