Carbon yw un o'r elfennau mwyaf cyffredin mewn natur, gan gwmpasu priodweddau bron pob sylwedd a geir ar y Ddaear. Mae'n arddangos ystod eang o nodweddion, megis caledwch a meddalwch amrywiol, ymddygiad inswleiddio-lled-ddargludyddion-superconductor, inswleiddio gwres-superconductivity, a thryloywder amsugno golau-cyflawn. Ymhlith y rhain, deunyddiau â hybridization sp2 yw prif aelodau'r teulu deunyddiau carbon, gan gynnwys graffit, nanotiwbiau carbon, graphene, fullerenes, a charbon gwydrog amorffaidd.
Samplau Graffit a Charbon Gwydr
Er bod y deunyddiau blaenorol yn adnabyddus, gadewch i ni ganolbwyntio ar garbon gwydrog heddiw. Mae carbon gwydrog, a elwir hefyd yn garbon gwydrog neu garbon gwydrog, yn cyfuno priodweddau gwydr a cherameg yn ddeunydd carbon nad yw'n graffitig. Yn wahanol i graffit crisialog, mae'n ddeunydd carbon amorffaidd sydd bron i 100% sp2-hybridized. Mae carbon gwydrog yn cael ei syntheseiddio trwy sinter tymheredd uchel o gyfansoddion organig rhagflaenol, fel resinau ffenolig neu resinau alcohol furfuryl, o dan awyrgylch nwy anadweithiol. Enillodd ei ymddangosiad du a'i arwyneb llyfn tebyg i wydr yr enw “carbon gwydrog.”
Ers ei synthesis cyntaf gan wyddonwyr ym 1962, mae strwythur a phriodweddau carbon gwydrog wedi'u hastudio'n helaeth ac maent yn parhau i fod yn bwnc llosg ym maes deunyddiau carbon. Gellir dosbarthu carbon gwydrog yn ddau fath: carbon gwydrog Math I a Math II. Mae carbon gwydrog Math I yn cael ei sinteru o ragsylweddion organig ar dymheredd islaw 2000°C ac mae'n cynnwys darnau graphene cyrliog ar hap yn bennaf. Ar y llaw arall, mae carbon gwydrog Math II yn cael ei sinteru ar dymheredd uwch (~2500 ° C) ac mae'n ffurfio matrics tri dimensiwn amlhaenog amorffaidd o strwythurau sfferig tebyg i ffwleren hunan-ymgynnull (fel y dangosir yn y ffigur isod).
Cynrychioliad Strwythur Carbon Gwydr (Chwith) a Delwedd Microsgopeg Electron Cydraniad Uchel (Dde)
Mae ymchwil diweddar wedi canfod bod carbon gwydrog Math II yn arddangos cywasgedd uwch na Math I, a briodolir i'w strwythurau sfferig tebyg i ffwleren hunan-ymgynnull. Er gwaethaf gwahaniaethau geometrig bach, mae matricsau carbon gwydrog Math I a Math II yn eu hanfod yn cynnwys graphene cyrliog anhrefnus.
Cymwysiadau Carbon Gwydr
Mae gan garbon gwydrog nifer o briodweddau rhagorol, gan gynnwys dwysedd isel, caledwch uchel, cryfder uchel, anathreiddedd uchel i nwyon a hylifau, sefydlogrwydd thermol a chemegol uchel, sy'n ei gwneud yn berthnasol yn eang mewn diwydiannau megis gweithgynhyrchu, cemeg ac electroneg.
01 Cymwysiadau Tymheredd Uchel
Mae carbon gwydrog yn arddangos ymwrthedd tymheredd uchel mewn amgylcheddau nwy anadweithiol neu wactod, gan wrthsefyll tymheredd hyd at 3000 ° C. Yn wahanol i ddeunyddiau ceramig a metel tymheredd uchel eraill, mae cryfder carbon gwydrog yn cynyddu gyda thymheredd a gall gyrraedd hyd at 2700K heb ddod yn frau. Mae ganddo hefyd màs isel, amsugno gwres isel, ac ehangu thermol isel, gan ei gwneud yn addas ar gyfer amrywiol gymwysiadau tymheredd uchel, gan gynnwys tiwbiau amddiffyn thermocouple, systemau llwytho, a chydrannau ffwrnais.
02 Cymwysiadau Cemegol
Oherwydd ei wrthwynebiad cyrydiad uchel, mae carbon gwydrog yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn dadansoddi cemegol. Mae offer wedi'i wneud o garbon gwydrog yn cynnig manteision dros offer labordy confensiynol wedi'i wneud o blatinwm, aur, metelau eraill sy'n gwrthsefyll cyrydiad, cerameg arbennig, neu fflworoplastigion. Mae'r manteision hyn yn cynnwys ymwrthedd i'r holl gyfryngau dadelfennu gwlyb, dim effaith cof (arsugniad heb ei reoli a dadsugniad elfennau), dim halogi samplau wedi'u dadansoddi, ymwrthedd i asidau a thoddi alcalïaidd, ac arwyneb gwydrog nad yw'n fandyllog.
03 Technoleg Ddeintyddol
Defnyddir crucibles carbon gwydrog yn gyffredin mewn technoleg ddeintyddol ar gyfer toddi metelau gwerthfawr ac aloion titaniwm. Maent yn cynnig manteision megis dargludedd thermol uchel, oes hirach o'i gymharu â crucibles graffit, dim adlyniad o fetelau gwerthfawr tawdd, ymwrthedd sioc thermol, cymhwysedd i'r holl fetelau gwerthfawr ac aloion titaniwm, defnydd mewn allgyrchyddion castio anwytho, creu atmosfferau amddiffynnol dros fetelau tawdd, a dileu'r angen am fflwcs.
Mae defnyddio crucibles carbon gwydrog yn lleihau amseroedd gwresogi a thoddi ac yn caniatáu i goiliau gwresogi'r uned doddi weithredu ar dymheredd is na chynwysyddion ceramig traddodiadol, a thrwy hynny leihau'r amser sydd ei angen ar gyfer pob cast ac ymestyn oes y crucible. At hynny, mae ei ddiffyg gwlybaniaeth yn dileu pryderon colli materol.
04 Cymwysiadau Lled-ddargludyddion
Mae carbon gwydrog, gyda'i burdeb uchel, ymwrthedd cyrydiad eithriadol, absenoldeb cynhyrchu gronynnau, dargludedd, a phriodweddau mecanyddol da, yn ddeunydd delfrydol ar gyfer cynhyrchu lled-ddargludyddion. Gellir defnyddio crucibles a chychod wedi'u gwneud o garbon gwydrog ar gyfer toddi parth o gydrannau lled-ddargludyddion gan ddefnyddio dulliau Bridgman neu Czochralski, synthesis o gallium arsenide, a thwf grisial sengl. Yn ogystal, gall carbon gwydrog wasanaethu fel cydrannau mewn systemau mewnblannu ïon ac electrodau mewn systemau ysgythru plasma. Mae ei dryloywder pelydr-X uchel hefyd yn gwneud sglodion carbon gwydrog yn addas ar gyfer swbstradau mwgwd pelydr-X.
I gloi, mae carbon gwydrog yn cynnig eiddo eithriadol sy'n cynnwys ymwrthedd tymheredd uchel, segurdod cemegol, a pherfformiad mecanyddol rhagorol, gan ei gwneud yn addas ar gyfer ystod eang o gymwysiadau mewn amrywiol ddiwydiannau.
Cysylltwch â Semicera am gynhyrchion carbon gwydr arferol.
E-bost:sales05@semi-cera.com
Amser postio: Rhagfyr-18-2023