Kol är ett av de vanligaste grundämnena i naturen och omfattar egenskaperna hos nästan alla ämnen som finns på jorden. Den uppvisar ett brett spektrum av egenskaper, såsom varierande hårdhet och mjukhet, isolering-halvledare-supraledare-beteende, värmeisolering-superledning, och ljusabsorption-fullständig transparens. Bland dessa är material med sp2-hybridisering huvudmedlemmarna i kolmaterialfamiljen, inklusive grafit, kolnanorör, grafen, fullerener och amorft glasartat kol.
Grafit och glasartade kolprover
Medan de tidigare materialen är välkända, låt oss fokusera på glasartat kol idag. Glasaktigt kol, även känt som glasartat kol eller glasaktigt kol, kombinerar egenskaperna hos glas och keramik till ett icke-grafitiskt kolmaterial. Till skillnad från kristallin grafit är det ett amorft kolmaterial som är nästan 100 % sp2-hybridiserat. Glasartat kol syntetiseras genom högtemperatursintring av organiska prekursorföreningar, såsom fenolhartser eller furfurylalkoholhartser, under en inert gasatmosfär. Dess svarta utseende och släta glasliknande yta gav den namnet "glasaktigt kol".
Sedan dess första syntes av forskare 1962, har strukturen och egenskaperna hos glasartat kol studerats omfattande och är fortfarande ett hett ämne inom området kolmaterial. Glasartat kol kan klassificeras i två typer: Typ I och Typ II glasartat kol. Typ I glasartat kol sintras från organiska prekursorer vid temperaturer under 2000°C och består huvudsakligen av slumpmässigt orienterade krullade grafenfragment. Typ II glasartat kol, å andra sidan, sintras vid högre temperaturer (~2500°C) och bildar en amorf flerskiktad tredimensionell matris av självmonterade fullerenliknande sfäriska strukturer (som visas i figuren nedan).
Glasaktig kolstrukturrepresentation (vänster) och högupplöst elektronmikroskopibild (höger)
Ny forskning har funnit att glasartat kol av typ II uppvisar en högre kompressibilitet än typ I, vilket tillskrivs dess självmonterade fullerenliknande sfäriska strukturer. Trots små geometriska skillnader är både glasartade kolmatriser av typ I och typ II huvudsakligen sammansatta av oordnad krullad grafen.
Tillämpningar av glasigt kol
Glasartat kol har många enastående egenskaper, inklusive låg densitet, hög hårdhet, hög hållfasthet, hög ogenomtränglighet för gaser och vätskor, hög termisk och kemisk stabilitet, vilket gör det allmänt användbart inom industrier som tillverkning, kemi och elektronik.
01 Högtemperaturapplikationer
Glasartat kol uppvisar hög temperaturbeständighet i inertgas- eller vakuummiljöer och tål temperaturer upp till 3000°C. Till skillnad från andra keramiska och metalliska högtemperaturmaterial ökar styrkan hos glasartat kol med temperaturen och kan nå upp till 2700K utan att bli skört. Den har också låg massa, låg värmeabsorption och låg termisk expansion, vilket gör den lämplig för olika högtemperaturapplikationer, inklusive termoelementskyddsrör, laddningssystem och ugnskomponenter.
02 Kemiska tillämpningar
På grund av dess höga korrosionsbeständighet, finner glasartat kol omfattande användning i kemisk analys. Utrustning gjord av glasartat kol erbjuder fördelar jämfört med konventionella laboratorieapparater gjorda av platina, guld, andra korrosionsbeständiga metaller, speciell keramik eller fluorplast. Dessa fördelar inkluderar motståndskraft mot alla våta sönderdelningsmedel, ingen minneseffekt (okontrollerad adsorption och desorption av grundämnen), ingen kontaminering av analyserade prover, motståndskraft mot syror och alkaliska smältor och en icke-porös glasartad yta.
03 Tandteknik
Glasaktiga koldeglar används ofta inom tandteknik för att smälta ädelmetaller och titanlegeringar. De erbjuder fördelar som hög värmeledningsförmåga, längre livslängd jämfört med grafitdeglar, ingen vidhäftning av smälta ädelmetaller, termisk chockbeständighet, tillämpbarhet på alla ädelmetaller och titanlegeringar, användning i induktionsgjutcentrifuger, skapande av skyddande atmosfärer över smälta metaller, och eliminering av behovet av flux.
Användningen av glasartade koldeglar minskar uppvärmnings- och smälttider och gör att smältenhetens värmeslingor kan arbeta vid lägre temperaturer än traditionella keramiska behållare, vilket minskar tiden som krävs för varje gjutning och förlänger degelns livslängd. Dessutom eliminerar dess icke-vätbarhet problem med materialförluster.
04 Halvledartillämpningar
Glasaktigt kol, med sin höga renhet, exceptionella korrosionsbeständighet, frånvaro av partikelgenerering, ledningsförmåga och goda mekaniska egenskaper, är ett idealiskt material för halvledarproduktion. Deglar och båtar gjorda av glasartat kol kan användas för zonsmältning av halvledarkomponenter med hjälp av Bridgman- eller Czochralski-metoderna, syntes av galliumarsenid och enkristalltillväxt. Dessutom kan glasartat kol fungera som komponenter i jonimplantationssystem och elektroder i plasmaetsningssystem. Dess höga röntgentransparens gör också glasartade kolspån lämpliga för röntgenmasksubstrat.
Sammanfattningsvis erbjuder glasartat kol exceptionella egenskaper som inkluderar hög temperaturbeständighet, kemisk tröghet och utmärkt mekanisk prestanda, vilket gör det lämpligt för ett brett spektrum av applikationer i olika industrier.
Kontakta Semicera för anpassade glaskolprodukter.
E-post:sales05@semi-cera.com
Posttid: 18-12-2023