Kolefni er eitt algengasta frumefni náttúrunnar og nær yfir eiginleika næstum allra efna sem finnast á jörðinni. Það sýnir fjölbreytt úrval af eiginleikum, svo sem mismunandi hörku og mýkt, einangrun-hálfleiðara-ofurleiðara hegðun, hitaeinangrun-ofurleiðni og ljósgleypni-algjört gagnsæi. Þar á meðal eru efni með sp2 blendingu helstu meðlimir kolefnisefnafjölskyldunnar, þar á meðal grafít, kolefni nanórör, grafen, fullerenes og myndlaust glerkennt kolefni.
Grafít og glerkennd kolefnissýni
Þó að fyrri efnin séu vel þekkt skulum við einbeita okkur að glerkenndu kolefni í dag. Glerkennt kolefni, einnig þekkt sem glerkennt kolefni eða glerkennt kolefni, sameinar eiginleika glers og keramik í ógrafítískt kolefnisefni. Ólíkt kristallað grafít er það myndlaust kolefnisefni sem er næstum 100% sp2-blendingur. Glerkennt kolefni er myndað með háhita sintrun forvera lífrænna efnasambanda, eins og fenólkvoða eða fúrfúrýlalkóhólkvoða, undir óvirku gaslofti. Svart útlit hans og slétt glerlíkt yfirborð gaf honum nafnið „glerkolefni“.
Frá fyrstu myndun vísindamanna árið 1962 hefur uppbygging og eiginleikar glerkennds kolefnis verið rannsökuð mikið og er enn heitt umræðuefni á sviði kolefnisefna. Glerkennt kolefni má flokka í tvær tegundir: Tegund I og Type II glerkennt kolefni. Glerkennt kolefni af tegund I er hertað úr lífrænum forefnum við hitastig undir 2000°C og samanstendur aðallega af tilviljanakenndu hrokknum grafenbrotum. Tegund II glerkennt kolefni er aftur á móti hert við hærra hitastig (~2500°C) og myndar myndlaust marglaga þrívítt fylki sjálfsamsettra fullerenlíkra kúlulaga mannvirkja (eins og sýnt er á myndinni hér að neðan).
Glerkennd kolefnisbygging (vinstri) og háupplausn rafeindasmásjármynd (hægri)
Nýlegar rannsóknir hafa leitt í ljós að glerkennt kolefni af gerð II sýnir meiri þjöppunarhæfni en gerð I, sem er rakið til sjálfsamsettra fullerenlíkra kúlulaga byggingar. Þrátt fyrir smá rúmfræðilegan mun eru bæði glerkennd kolefnisfylki af gerð I og gerð II í meginatriðum samsett úr röskuðu krulluðu grafeni.
Notkun glerkenndrar kolefnis
Glerkennt kolefni býr yfir fjölmörgum framúrskarandi eiginleikum, þar á meðal lágþéttleika, mikla hörku, mikla styrkleika, mikla ógegndræpi fyrir lofttegundum og vökva, hár hitauppstreymi og efnafræðilegan stöðugleika, sem gerir það víða notalegt í atvinnugreinum eins og framleiðslu, efnafræði og rafeindatækni.
01 Háhitaforrit
Glerkennt kolefni sýnir háan hitaþol í óvirku gasi eða lofttæmi, þolir hitastig allt að 3000°C. Ólíkt öðrum háhitaefnum úr keramik og málmi eykst styrkur glerkennds kolefnis með hitastigi og getur náð allt að 2700K án þess að verða brothætt. Það hefur einnig lágan massa, lítið hitaupptöku og litla varmaþenslu, sem gerir það hentugt fyrir ýmis háhitanotkun, þar með talið varnarrör, hleðslukerfi og ofnaíhluti.
02 Efnanotkun
Vegna mikillar tæringarþols er glerkennt kolefni mikið notað í efnagreiningu. Búnaður úr glerkenndu kolefni býður upp á kosti fram yfir hefðbundinn rannsóknarstofubúnað úr platínu, gulli, öðrum tæringarþolnum málmum, sérstökum keramik eða flúorplasti. Þessir kostir eru meðal annars viðnám gegn öllum blautum niðurbrotsefnum, engin minnisáhrif (óstýrð frásog og frásog frumefna), engin mengun greindra sýna, viðnám gegn sýrum og basískum bráðnum og glerkennt yfirborð sem ekki er gljúpt.
03 Tanntækni
Glerkenndar kolefnisdeiglur eru almennt notaðar í tanntækni til að bræða góðmálma og títan málmblöndur. Þau bjóða upp á kosti eins og mikla varmaleiðni, lengri líftíma samanborið við grafítdeiglur, engin viðloðun bráðinna góðmálma, hitaáfallsþol, notagildi á alla eðalmálma og títan málmblöndur, notkun í innleiðslusteypuskilvindum, myndun verndarandrúmslofts yfir bráðnum málmum, og útrýming þörf fyrir flæði.
Notkun glerkenndra kolefnisdeigla dregur úr upphitunar- og bræðslutíma og gerir hitunarspólum bræðslueiningarinnar kleift að starfa við lægra hitastig en hefðbundin keramikílát og minnkar þar með þann tíma sem þarf fyrir hverja steypu og lengir líftíma deiglunnar. Þar að auki útilokar óvætanleiki þess áhyggjur af efnistapi.
04 Hálfleiðaraforrit
Glerkennt kolefni, með miklum hreinleika, óvenjulegu tæringarþoli, skorti á agnamyndun, leiðni og góðum vélrænni eiginleikum, er tilvalið efni til hálfleiðaraframleiðslu. Hægt er að nota deiglur og báta úr glerkenndu kolefni fyrir svæðisbræðslu hálfleiðarahluta með Bridgman eða Czochralski aðferðum, myndun gallíumarseníðs og eins kristallavöxt. Að auki getur glerkennt kolefni þjónað sem hluti í jónaígræðslukerfum og rafskaut í plasmaætingarkerfum. Mikil röntgengeislun gerir það einnig að verkum að glerkenndar kolefnisflögur henta fyrir undirlag fyrir röntgengrímu.
Að lokum, glerkennt kolefni býður upp á óvenjulega eiginleika sem fela í sér háhitaþol, efnaleysi og framúrskarandi vélrænni frammistöðu, sem gerir það hentugt fyrir margs konar notkun í ýmsum atvinnugreinum.
Hafðu samband við Semicera fyrir sérsniðnar glerkolefnisvörur.
Netfang:sales05@semi-cera.com
Birtingartími: 18. desember 2023