Угљеник је један од најчешћих елемената у природи, који обухвата својства скоро свих супстанци које се налазе на Земљи. Показује широк спектар карактеристика, као што су различита тврдоћа и мекоћа, понашање изолација-полупроводник-суперпроводник, топлотна изолација-суперпроводљивост и апсорпција светлости-потпуна транспарентност. Међу њима, материјали са сп2 хибридизацијом су главни чланови породице угљеничних материјала, укључујући графит, угљеничне наноцеви, графен, фулерене и аморфни стакласти угљеник.
Узорци графита и стакластог угљеника
Док су претходни материјали добро познати, хајде да се данас фокусирамо на стаклени угљеник. Стаклени угљеник, такође познат као стаклени угљеник или стакласт угљеник, комбинује својства стакла и керамике у неграфитни угљенични материјал. За разлику од кристалног графита, он је аморфни угљенични материјал који је скоро 100% сп2-хибридизован. Стаклени угљеник се синтетише високотемпературним синтеровањем прекурсора органских једињења, као што су фенолне смоле или смоле фурфурил алкохола, у атмосфери инертног гаса. Његов црни изглед и глатка површина налик стаклу донели су му назив „стаклени угљеник“.
Од своје прве синтезе од стране научника 1962. године, структура и својства стакластог угљеника су опсежно проучавани и остају врућа тема у области угљеничних материјала. Стаклени угљеник се може класификовати у два типа: стаклени угљеник типа И и тип ИИ. Стаклени угљеник типа И се синтерује из органских прекурсора на температурама испод 2000°Ц и састоји се углавном од насумично оријентисаних увијених фрагмената графена. С друге стране, стаклени угљеник типа ИИ се синтерује на вишим температурама (~2500°Ц) и формира аморфну вишеслојну тродимензионалну матрицу самосастављених сферних структура налик фулерену (као што је приказано на слици испод).
Приказ структуре стакластог угљеника (лево) и слика електронске микроскопије високе резолуције (десно)
Недавна истраживања су открила да стаклени угљеник типа ИИ показује већу компресибилност од типа И, што се приписује његовим самосастављеним сферним структурама сличним фулерену. Упркос малим геометријским разликама, и стакласте угљеничне матрице типа И и типа ИИ су у суштини састављене од неуређеног увијеног графена.
Примене стакленог угљеника
Стаклени угљеник поседује бројна изванредна својства, укључујући ниску густину, високу тврдоћу, велику чврстоћу, високу непропусност за гасове и течности, високу термичку и хемијску стабилност, што га чини широко применљивим у индустријама као што су производња, хемија и електроника.
01 Примене на високим температурама
Стаклени угљеник показује отпорност на високе температуре у окружењу инертног гаса или вакуума, издржавајући температуре до 3000°Ц. За разлику од других керамичких и металних високотемпературних материјала, чврстоћа стакластог угљеника расте са температуром и може достићи до 2700К без да постане крхка. Такође поседује малу масу, ниску апсорпцију топлоте и ниско термичко ширење, што га чини погодним за различите примене на високим температурама, укључујући заштитне цеви термоелемента, системе за пуњење и компоненте пећи.
02 Примене хемикалија
Због своје високе отпорности на корозију, стаклени угљеник налази широку примену у хемијским анализама. Опрема направљена од стакластог угљеника нуди предности у односу на конвенционалне лабораторијске апарате направљене од платине, злата, других метала отпорних на корозију, специјалне керамике или флуоропластике. Ове предности укључују отпорност на све влажне разлагаче, без меморијског ефекта (неконтролисана адсорпција и десорпција елемената), без контаминације анализираних узорака, отпорност на киселине и алкалне талине и непорозну стакласту површину.
03 Дентал Тецхнологи
Стаклени угљенични лончићи се обично користе у стоматолошкој технологији за топљење племенитих метала и легура титанијума. Нуде предности као што су висока топлотна проводљивост, дужи животни век у поређењу са графитним лонцима, без адхезије растопљених племенитих метала, отпорност на термички удар, примењивост на све племените метале и легуре титанијума, употреба у центрифугама за индукционо ливење, стварање заштитне атмосфере над растопљеним металима, и елиминисање потребе за флуксом.
Употреба лонаца са стакленим угљеником смањује време загревања и топљења и омогућава грејним калемовима јединице за топљење да раде на нижим температурама од традиционалних керамичких посуда, чиме се смањује време потребно за свако ливење и продужава век трајања лончића. Штавише, његова неквачивост елиминише забринутост због губитка материјала.
04 Примене полупроводника
Стаклени угљеник, са својом високом чистоћом, изузетном отпорношћу на корозију, одсуством стварања честица, проводљивошћу и добрим механичким својствима, идеалан је материјал за производњу полупроводника. Лонци и чамци направљени од стакластог угљеника могу се користити за зонско топљење полупроводничких компоненти применом Бриџменовог или Чохралског метода, синтезу галијум арсенида и раст монокристала. Поред тога, стаклени угљеник може послужити као компоненте у системима за имплантацију јона и електроде у системима за јеткање плазмом. Његова висока рендгенска транспарентност такође чини чипове стакластог угљеника погодним за подлоге за рендгенске маске.
У закључку, стаклени угљеник нуди изузетна својства која укључују отпорност на високе температуре, хемијску инертност и одличне механичке перформансе, што га чини погодним за широк спектар примена у различитим индустријама.
Контактирајте Семицера за производе од стакленог угљеника по мери.
Емаил:sales05@semi-cera.com
Време поста: 18.12.2023