Anglis yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų gamtoje, apimantis beveik visų Žemėje randamų medžiagų savybes. Jis pasižymi įvairiomis savybėmis, tokiomis kaip įvairus kietumas ir minkštumas, izoliacijos-puslaidininkio-superlaidininko elgsena, šilumos izoliacija-superlaidumas ir šviesos sugerties visiškas skaidrumas. Tarp jų medžiagos su sp2 hibridizacija yra pagrindiniai anglies medžiagų šeimos nariai, įskaitant grafitą, anglies nanovamzdelius, grafeną, fullerenus ir amorfinę stiklinę anglį.
Grafito ir stiklinės anglies pavyzdžiai
Nors ankstesnės medžiagos yra gerai žinomos, šiandien sutelkime dėmesį į stiklinę anglį. Stiklinė anglis, taip pat žinoma kaip stiklinė anglis arba stiklinė anglis, sujungia stiklo ir keramikos savybes į negrafinę anglies medžiagą. Skirtingai nuo kristalinio grafito, tai amorfinė anglies medžiaga, kuri yra beveik 100% sp2 hibridizuota. Stiklinė anglis sintetinama aukštoje temperatūroje sukepinant pirmtakus organinius junginius, tokius kaip fenolio dervos arba furfurilo alkoholio dervos, inertinių dujų atmosferoje. Juoda išvaizda ir lygus stiklą primenantis paviršius pelnė pavadinimą „stiklinė anglis“.
Nuo pirmosios mokslininkų sintezės 1962 m., stiklinės anglies struktūra ir savybės buvo plačiai ištirtos ir tebėra aktuali tema anglies medžiagų srityje. Stiklinę anglį galima suskirstyti į du tipus: I tipo ir II tipo stiklinę anglį. I tipo stiklinė anglis yra sukepinama iš organinių pirmtakų žemesnėje nei 2000 °C temperatūroje ir daugiausia susideda iš atsitiktinai orientuotų susisukusių grafeno fragmentų. Kita vertus, II tipo stiklinė anglis yra sukepinama aukštesnėje temperatūroje (~ 2500°C) ir sudaro amorfinę daugiasluoksnę trimatę matricą iš savaime susirenkančių į fullereną panašių sferinių struktūrų (kaip parodyta paveikslėlyje žemiau).
Stiklinės anglies struktūros vaizdas (kairėje) ir didelės raiškos elektroninės mikroskopijos vaizdas (dešinėje)
Naujausi tyrimai atskleidė, kad II tipo stiklinė anglis pasižymi didesniu suspaudžiamumu nei I tipo, o tai priskiriama jos savaime surinktoms į fullereną panašioms sferinėms struktūroms. Nepaisant nedidelių geometrinių skirtumų, tiek I, tiek II tipo stiklinės anglies matricos iš esmės sudarytos iš netvarkingo riesto grafeno.
Stiklinės anglies panaudojimas
Stiklinė anglis pasižymi daugybe išskirtinių savybių, įskaitant mažą tankį, didelį kietumą, didelį stiprumą, didelį nepralaidumą dujoms ir skysčiams, aukštą šiluminį ir cheminį stabilumą, todėl ji plačiai naudojama tokiose pramonės šakose kaip gamyba, chemija ir elektronika.
01 Taikymas aukštoje temperatūroje
Stiklinė anglis pasižymi aukšta temperatūra atsparumu inertinių dujų arba vakuuminėje aplinkoje, atlaiko iki 3000°C temperatūrą. Skirtingai nuo kitų keraminių ir metalinių aukštos temperatūros medžiagų, stiklinės anglies stiprumas didėja didėjant temperatūrai ir gali siekti iki 2700K netapdama trapi. Jis taip pat turi mažą masę, mažą šilumos sugėrimą ir mažą šiluminį plėtimąsi, todėl tinka įvairioms aukštos temperatūros reikmėms, įskaitant termoporos apsauginius vamzdžius, pakrovimo sistemas ir krosnies komponentus.
02 Chemijos taikymas
Dėl didelio atsparumo korozijai stiklinė anglis plačiai naudojama cheminėje analizėje. Įranga, pagaminta iš stiklinės anglies, turi pranašumų prieš įprastus laboratorinius aparatus, pagamintus iš platinos, aukso, kitų korozijai atsparių metalų, specialios keramikos ar fluoroplastiko. Šie pranašumai apima atsparumą visoms šlapio skaidymo medžiagoms, atminties efekto nebuvimą (nekontroliuojamą elementų adsorbciją ir desorbciją), analizuojamų mėginių užteršimą, atsparumą rūgštims ir šarminiams tirpalams bei neakytas stiklinį paviršių.
03 Dantų technologija
Stikliniai anglies tigliai dažniausiai naudojami odontologijos technologijoje tauriesiems metalams ir titano lydiniams lydyti. Jie pasižymi tokiais pranašumais kaip didelis šilumos laidumas, ilgesnis tarnavimo laikas, palyginti su grafito tigliais, nesukimba iš išlydytų tauriųjų metalų, atsparumas šiluminiam smūgiui, pritaikymas visiems tauriesiems metalams ir titano lydiniams, naudojimas indukcinio liejimo centrifugose, apsauginės atmosferos nuo išlydyto metalo sukūrimas, ir srauto poreikio pašalinimas.
Naudojant stiklinius anglies tiglius, sutrumpėja kaitinimo ir lydymosi laikas, o lydymo įrenginio kaitinimo ritės gali veikti žemesnėje temperatūroje nei tradiciniai keraminiai indai, todėl sutrumpėja laikas, reikalingas kiekvienam liejimui, ir pailgėja tiglio eksploatavimo laikas. Be to, jo nesudrėkimas pašalina susirūpinimą dėl materialinių nuostolių.
04 Puslaidininkių programos
Stiklinė anglis, pasižyminti dideliu grynumu, išskirtiniu atsparumu korozijai, nesant dalelių susidarymo, laidumo ir gerų mechaninių savybių, yra ideali medžiaga puslaidininkių gamybai. Iš stiklinės anglies pagaminti tigliai ir valtys gali būti naudojami puslaidininkių komponentų zoniniam lydymui Bridžmano ar Czochralskio metodais, galio arsenido sintezei ir monokristalų auginimui. Be to, stiklinė anglis gali būti naudojama kaip komponentai jonų implantavimo sistemose ir elektrodai plazminio ėsdinimo sistemose. Dėl didelio rentgeno skaidrumo stiklo anglies drožlės taip pat tinka rentgeno kaukių substratams.
Apibendrinant galima teigti, kad stiklinė anglis pasižymi išskirtinėmis savybėmis, įskaitant atsparumą aukštai temperatūrai, cheminį inertiškumą ir puikias mechanines charakteristikas, todėl tinka įvairiems pritaikymams įvairiose pramonės šakose.
Dėl individualių stiklo anglies gaminių susisiekite su Semicera.
El. paštas:sales05@semi-cera.com
Paskelbimo laikas: 2023-12-18