ما هو الكربون الزجاجي？ - veteksemicon

الكربون الزجاجي ، المعروف أيضًا باسم الكربون الزجاجي لفترة قصيرة ، هو كربون غير مرغوب فيه يجمع بين خصائص الزجاج والسيراميك. وهو مصنوع عن طريق تلبد السلائف العضوية البلمرة في درجة حرارة عالية في جو الغاز الخامل. نظرًا لأنه أسود طوال الوقت وله سطح أملس يشبه الزجاج ، فهو يسمى الكربون الزجاجي.

ⅰ. المزايا المادية ومجالات التطبيق

يحتوي Glass Carbon على سلسلة من الخصائص الممتازة ويمكن معالجته في أشكال مختلفة ، لذلك يحتوي على مجموعة واسعة من آفاق التطبيق:

● مقاومة ارتفاع درجة الحرارة: يمكن استخدام الكربون الزجاجي لفترة طويلة في غاز خامل أو فراغ عند حوالي 3000 درجة مئوية دون هشاشة. إنه مناسب لجميع مناسبات حماية درجة الحرارة العالية تقريبًا مثل أنابيب حماية البيرومتر وأنظمة الشحن وأجزاء فرن درجة الحرارة العالية ؛

● مقاومة التآكل: الكربون الزجاجي مقاوم لجميع عوامل التحلل الرطب ، والأحماض والذوبان القلوية ، وليس له تأثير الذاكرة. يمكن استخدامه في معدات المختبر التقليدية وعينات التحليل خالية من التلوث ؛

● الموصلية الحرارية وعدم الرغبة: الموصلية الحرارية للكربون الزجاجي هي ~ 80W/(M▪K) ، وهو قريب من الحديد المعدني. يمكن استخدامه في البوتقات لإذابة المعادن الثمينة وسبائك التيتانيوم ، وتقصير وقت التدفئة والذوبان ؛ الملكية غير المتراكبة لها أيضا تلغي مشكلة فقدان المواد ؛

● نقاء عالي ولا جزيئات: يتم تحويل الكربون الزجاجي إلى البوتقات والقوارب ، وهي مادة مثالية لإنتاج أشباه الموصلات ؛ يمكن أيضًا استخدامه كأجزاء من أنظمة زرع الأيونات وأقطاب أنظمة حفر البلازما ، إلخ.

● حسن التوصيل: أقطاب الكربون الزجاجية لها نطاق محتمل واسع ، والذي يمكن استخدامه لدراسة المواد غير العضوية في المنطقة المحتملة السلبية وتفاعلات الأكسدة للمواد العضوية في المنطقة المحتملة الإيجابية ؛ استخدم العلماء أجهزة استشعار قطب الكربون الزجاجي لإكمال التحليل الفولتميتري للأدوية وتحقيق الأقطاب الكهربائية البيروفسكايت المستقرة للغاية.

مخطط تخطيطي لعملية إعداد photanode perovskite من الكربون الزجاجي والامتصاص الخفيف

ⅱ. البحث عن بنية المواد والخصائص

نظرًا لأن العلماء قاموا بتجميع الكربون الزجاجي أولاً في عام 1962 ، فإن دراسة بنية وخصائص الكربون الزجاجي كانت موضوعًا ساخنًا في مجال مواد الكربون. الكربون الزجاجي هو بنية كربون مضطرب SP2 نموذجي. يتكون الكربون الزجاجي من النوع الأول عن طريق تلبد المادة العضوية البلمرة عند درجة حرارة أقل من 2000 درجة مئوية ، ويتكون الجزء الداخلي بشكل أساسي من شظايا الجرافين المجعد المضطربة ؛ يتم تلطيخ النوع الثاني من الكربون الزجاجي في درجة حرارة أعلى وهو مصفوفة ثلاثية الأبعاد متعددة الطبقات مضطربة.

مع تطوير الوسائل الفنية ، تم الكشف عن التطور الهيكلي والخصائص الجوهرية للكربون الزجاجي. Karlsruher Institut Für Technologie المستخدمة في المجهر الإلكتروني للإرسال عالي الدقة في الموقع (HR-TEM) لتصور التطور الهيكلي للانحلال الحراري للبوليمر في نطاق درجة الحرارة من 500-1200 درجة مئوية. أظهرت النتائج أن:

● الفوليرين ، أوراق الجرافين المنحنية بقوة ، وألواح الجرافين ذات الأبعاد الأصغر ثنائية الأبعاد تتعايش في الكربون الزجاجي بحجم وشكل كبير نسبيًا ، مكدسة (<10 طبقات) أو شظايا الجرافين المترابطة ؛

● لا يعزى micropores في الكربون الزجاجي بالكامل إلى هياكل الفوليرين ، لأن توزيع ونسبة هياكل الفوليرين يعتمد بشدة على مساحة سطح العينة. على عكس هياكل الجرافين القليلة من الطبقة ، تمثل المسام العشوائية في عينات ثلاثية الأبعاد الأغلبية ؛

● تترافق شظايا الجرافين مع الروابط σ و π ، مما يؤدي إلى مجموعة من أطوال رابطة C-C في الكربون الزجاجي ، والحلقات غير المتأصلة غير الأعضاء تؤدي إلى تنوع أطوال السندات ؛

● لا تزداد شظايا الجرافين دائمًا ، ويؤدي عدم الاستقرار المحلي في درجات حرارة منخفضة إلى فصل رقائق أصغر أو دمجها أحيانًا مع رقائق أكبر. استخدم J. Bauer وآخرون من معهد Karlsruhe للتكنولوجيا التصوير الفوتوغرافي لمعالجة البوليمرات البوليمرية العسل الصغرى ، ثم أعد الكربون النانوي النانوي القديم للغاية مع عمود واحد أقصر من 1μm وقطر صغير بقدر 200nm من خلال التحلل. تصل قوة المادة إلى 3GPA ، والتي تعادل تقريبًا القوة النظرية للكربون الزجاجي ؛ كثافة الهيكل الطوبولوجي لعسل الكربون الزجاجي هو 0.6 جم/سم فقط³، تحقيق قوة فعالة من 1.2GPA.

TEM صور لترحيل رقائق الجرافين الصغيرة أثناء الانحلال الحراري. 

(A-C) رقائق دائرية مفصولة عن كتل الجرافين الأكبر (السهم 1) ؛ 

(D-F) تم دمج رقائق مع مواد مجاورة عند 780 درجة مئوية (السهم 2). شريط النطاق: 2 نانومتر.

A ، B ، بنية البوليمر قبل الانحلال: الهيكل الكلي (أ) وزوج من خلية وحدة واحدة (B) ؛

C ، D ، يتقلص nanolattice من الناحية الخواص إلى حوالي 20 ٪ من حجمه الأولي أثناء الانحلال الحراري.

ⅲ. تخطيط الصناعة وتوسيع التطبيق

حققت Luton Electrochemistry و Chenrui مواد جديدة الإعداد المحلي للكربون الزجاجي ، وحققت إنتاجًا كبيرًا من منتجات الكربون الزجاجية فائقة المستوى 5 ميكرون.

تشمل اتجاهات التنمية المستقبلية:

● إدراك التطبيق على نطاق واسع لطلاءات الكربون الزجاجية ذات الدرجة شبه الموصل ، والتي تستخدم كمواد عازلة لأفران النمو البلوري لحل مشكلة استقرار المجال الحراري لنمو البلورة SIC ، مع تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 20 ٪ ؛

● الكربون الزجاجي كمواد لوحة ثنائية القطب لخلايا الوقود من مركبات الطاقة الجديدة يمكن أن تزيد من كفاءة البطارية بنسبة 15 ٪ ؛

● تستخدم المواد المركبة الزجاجية الخفيفة الوزن (ρ <1.3g/cm³) في فوهات محرك الصواريخ لتحسين مقاومة درجة الحرارة بشكل كبير.

Semiconهي الشركة المصنعة الرائدة والمورد للمواد الخام الكربونية الزجاجية في الصين. ملكنابوتقة الجرافيت المغلفة بالكربون الزجاجيةلديه مجموعة واسعة من التطبيقات في مجال معالجة أشباه الموصلات وفاز بتقدير كبير من العملاء في مواد أشباه الموصلات مثل أوروبا وأمريكا واليابان وكوريا الجنوبية. مرحبًا بك في استشارةنا.