Вуглярод з'яўляецца адным з найбольш распаўсюджаных элементаў у прыродзе, які ахоплівае ўласцівасці амаль усіх рэчываў, якія сустракаюцца на Зямлі.Ён дэманструе шырокі спектр характарыстык, такіх як розная цвёрдасць і мяккасць, паводзіны ізаляцыя-паўправаднік-звышправаднік, цеплаізаляцыя-звышправоднасць і поўная празрыстасць паглынання святла.Сярод іх матэрыялы з гібрыдызацыяй sp2 з'яўляюцца асноўнымі членамі сямейства вугляродных матэрыялаў, уключаючы графіт, вугляродныя нанатрубкі, графен, фулерэны і аморфны шкловуглярод.
Узоры графіту і шкловугляроду
У той час як папярэднія матэрыялы добра вядомыя, давайце засяродзімся на шкловуглярод сёння.Шкловуглярод, таксама вядомы як шкловуглярод або шклопадобны вуглярод, аб'ядноўвае ўласцівасці шкла і керамікі ў неграфітны вугляродны матэрыял.У адрозненне ад крышталічнага графіту, гэта аморфны вугляродны матэрыял, які амаль на 100% sp2-гібрыдызаваны.Шкловуглярод сінтэзуецца шляхам высокатэмпературнага спякання папярэднікаў арганічных злучэнняў, такіх як фенольныя смалы або смалы фурфурылавага спірту, у атмасферы інэртнага газу.Яго чорны выгляд і гладкая шклопадобная паверхня прынеслі яму назву «шкловуглярод».
З моманту свайго першага сінтэзу навукоўцамі ў 1962 годзе структура і ўласцівасці шкловугляроду шырока вывучаліся і застаюцца актуальнай тэмай у галіне вугляродных матэрыялаў.Шкловуглярод можна класіфікаваць на два тыпу: шкловуглярод тыпу I і тыпу II.Шкловуглярод тыпу I спекаецца з арганічных папярэднікаў пры тэмпературах ніжэй за 2000°C і складаецца ў асноўным з бязладна арыентаваных скручаных фрагментаў графена.З іншага боку, шкловуглярод тыпу II спекаецца пры больш высокіх тэмпературах (~2500°C) і ўтварае аморфную шматслаёвую трохмерную матрыцу з самаарганізаваных фулерэнападобных сферычных структур (як паказана на малюнку ніжэй).
Прадстаўленне структуры шкловугляроду (злева) і электронна-мікраскапічнае выява з высокім раздзяленнем (справа)
Апошнія даследаванні выявілі, што шкловуглярод тыпу II мае больш высокую сціскальнасць, чым тып I, што тлумачыцца яго самаарганізаванымі сферычнымі структурамі, падобнымі на фулерэн.Нягледзячы на невялікія геаметрычныя адрозненні, шкловугляродныя матрыцы тыпу I і тыпу II па сутнасці складаюцца з неўпарадкаванага закручанага графена.
Прымяненне шкловугляроду
Шкловуглярод валодае шматлікімі выдатнымі ўласцівасцямі, у тым ліку нізкай шчыльнасцю, высокай цвёрдасцю, высокай трываласцю, высокай непранікальнасцю для газаў і вадкасцей, высокай тэрмічнай і хімічнай устойлівасцю, якія робяць яго шырокім прымяненнем у такіх галінах, як вытворчасць, хімія і электроніка.
01 Прымяненне пры высокіх тэмпературах
Шкловуглярод дэманструе высокую тэрмаўстойлівасць у асяроддзі інэртнага газу або вакууму, вытрымліваючы тэмпературу да 3000°C.У адрозненне ад іншых керамічных і металічных высокатэмпературных матэрыялаў, трываласць шкловугляроду павялічваецца з павышэннем тэмпературы і можа дасягаць тэмпературы да 2700K, не становячыся далікатным.Ён таксама валодае нізкай масай, нізкім паглынаннем цяпла і нізкім цеплавым пашырэннем, што робіць яго прыдатным для розных прымянення пры высокіх тэмпературах, у тым ліку для ахоўных трубак тэрмапар, сістэм загрузкі і кампанентаў печаў.
02 Хімічнае прымяненне
Дзякуючы высокай каразійнай устойлівасці шкловуглярод знаходзіць шырокае прымяненне ў хімічным аналізе.Абсталяванне, вырабленае са шкловугляроду, мае перавагі ў параўнанні са звычайнымі лабараторнымі апаратамі, вырабленымі з плаціны, золата, іншых каразійна-ўстойлівых металаў, спецыяльнай керамікі або фтарапласту.Гэтыя перавагі ўключаюць у сябе ўстойлівасць да ўсіх вільготных раскладальнікаў, адсутнасць эфекту памяці (некантралюемая адсорбцыя і дэсорбцыя элементаў), адсутнасць забруджвання аналізаваных узораў, устойлівасць да кіслот і шчолачаў, а таксама непарыстую шкляную паверхню.
03 Стаматалагічныя тэхналогіі
Шкловугляродныя тыглі звычайна выкарыстоўваюцца ў стаматалагічнай тэхніцы для плаўлення каштоўных металаў і тытанавых сплаваў.Яны прапануюць такія перавагі, як высокая цеплаправоднасць, больш працяглы тэрмін службы ў параўнанні з графітавымі тыглямі, адсутнасць адгезіі расплаўленых каштоўных металаў, устойлівасць да тэрмічнага ўдару, прыдатнасць да ўсіх каштоўных металаў і тытанавых сплаваў, выкарыстанне ў цэнтрыфугах індукцыйнага ліцця, стварэнне ахоўнай атмасферы над расплаўленымі металамі, і ліквідацыю неабходнасці патоку.
Выкарыстанне шкловугляродных тыгляў скарачае час нагрэву і плаўлення і дазваляе награвальным змеявікам плавільнага блока працаваць пры больш нізкіх тэмпературах, чым традыцыйныя керамічныя кантэйнеры, тым самым памяншаючы час, неабходны для кожнай адліўкі, і павялічваючы тэрмін службы тыгля.Больш за тое, яго незмочваемасць пазбаўляе ад страты матэрыялу.
04 Прымяненне паўправаднікоў
Шкловуглярод з яго высокай чысцінёй, выключнай устойлівасцю да карозіі, адсутнасцю генерацыі часціц, праводнасцю і добрымі механічнымі ўласцівасцямі з'яўляецца ідэальным матэрыялам для вытворчасці паўправаднікоў.Тыглі і лодачкі са шкловугляроду могуць выкарыстоўвацца для зоннай плаўкі паўправадніковых кампанентаў метадам Брыджмэна і Чахральскага, сінтэзу арсеніду галію і вырошчвання монакрышталяў.Акрамя таго, шкловуглярод можа служыць кампанентам у сістэмах іённай імплантацыі і электродам у сістэмах плазменнага тручэння.Яго высокая празрыстасць для рэнтгенаўскага выпраменьвання таксама робіць чыпсы са шкловугляроду прыдатнымі для падкладак рэнтгенаўскіх масак.
У заключэнне, шкловуглярод прапануе выключныя ўласцівасці, якія ўключаюць устойлівасць да высокіх тэмператур, хімічную інэртнасць і выдатныя механічныя характарыстыкі, што робіць яго прыдатным для шырокага спектру прымянення ў розных галінах прамысловасці.
Звярніцеся да Semicera, каб атрымаць вырабы са шкловугляроду на заказ.
электронная пошта:sales05@semi-cera.com
Час публікацыі: 18 снежня 2023 г