Karbon, doğadaki en yaygın elementlerden biridir ve Dünya'da bulunan hemen hemen tüm maddelerin özelliklerini kapsar. Değişen sertlik ve yumuşaklık, yalıtım-yarıiletken-süperiletken davranışı, ısı yalıtımı-süperiletkenlik ve ışık emilimi-tam şeffaflık gibi çok çeşitli özellikler sergiler. Bunlar arasında sp2 hibridizasyonuna sahip malzemeler, grafit, karbon nanotüpler, grafen, fullerenler ve amorf camsı karbon dahil olmak üzere karbon malzeme ailesinin ana üyeleridir.
Grafit ve Camsı Karbon Örnekleri
Önceki malzemeler iyi biliniyor olsa da bugün camsı karbona odaklanalım. Camsı karbon veya camsı karbon olarak da bilinen camsı karbon, cam ve seramiğin özelliklerini grafitik olmayan bir karbon malzemesinde birleştirir. Kristal grafitin aksine, neredeyse %100 sp2 hibritlenmiş amorf bir karbon malzemedir. Camsı karbon, fenolik reçineler veya furfuril alkol reçineleri gibi öncü organik bileşiklerin inert bir gaz atmosferi altında yüksek sıcaklıkta sinterlenmesiyle sentezlenir. Siyah görünümü ve pürüzsüz cam benzeri yüzeyi ona "camsı karbon" adını kazandırdı.
1962'de bilim adamları tarafından ilk sentezinden bu yana, camsı karbonun yapısı ve özellikleri kapsamlı bir şekilde araştırılıyor ve karbon malzemeleri alanında sıcak bir konu olmaya devam ediyor. Camsı karbon iki türe ayrılabilir: Tip I ve Tip II camsı karbon. Tip I camsı karbon, 2000°C'nin altındaki sıcaklıklarda organik öncülerden sinterlenir ve esas olarak rastgele yönlendirilmiş kıvrılmış grafen parçalarından oluşur. Tip II camsı karbon ise daha yüksek sıcaklıklarda (~2500°C) sinterlenir ve kendiliğinden birleşen fulleren benzeri küresel yapılardan oluşan amorf, çok katmanlı, üç boyutlu bir matris oluşturur (aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi).
Camsı Karbon Yapı Gösterimi (Sol) ve Yüksek Çözünürlüklü Elektron Mikroskobu Görüntüsü (Sağ)
Son araştırmalar, Tip II camsı karbonun, kendiliğinden bir araya gelen fulleren benzeri küresel yapılarına atfedilen Tip I'den daha yüksek sıkıştırılabilirlik sergilediğini bulmuştur. Hafif geometrik farklılıklara rağmen, hem Tip I hem de Tip II camsı karbon matrisleri esas olarak düzensiz kıvrılmış grafenden oluşur.
Camsı Karbon Uygulamaları
Camsı karbon, düşük yoğunluk, yüksek sertlik, yüksek mukavemet, gaz ve sıvılara karşı yüksek geçirimsizlik, yüksek termal ve kimyasal kararlılık gibi çok sayıda olağanüstü özelliğe sahiptir ve bu da onu imalat, kimya ve elektronik gibi endüstrilerde yaygın olarak uygulanabilir kılar.
01 Yüksek Sıcaklık Uygulamaları
Camsı karbon, inert gaz veya vakum ortamlarında yüksek sıcaklık direnci sergiler ve 3000°C'ye kadar sıcaklıklara dayanır. Diğer seramik ve metal yüksek sıcaklık malzemelerinin aksine camsı karbonun mukavemeti sıcaklıkla artar ve kırılganlaşmadan 2700K'ye kadar çıkabilir. Aynı zamanda düşük kütleye, düşük ısı emilimine ve düşük termal genleşmeye sahiptir; bu da onu termokupl koruma tüpleri, yükleme sistemleri ve fırın bileşenleri dahil olmak üzere çeşitli yüksek sıcaklık uygulamaları için uygun kılar.
02 Kimyasal Uygulamalar
Yüksek korozyon direnci nedeniyle camsı karbon, kimyasal analizlerde geniş kullanım alanı bulur. Camsı karbondan yapılan ekipmanlar, platin, altın, diğer korozyona dayanıklı metaller, özel seramikler veya floroplastiklerden yapılan geleneksel laboratuvar aparatlarına göre avantajlar sunar. Bu avantajlar arasında tüm ıslak ayrıştırıcı maddelere karşı direnç, hafıza etkisinin olmaması (elementlerin kontrolsüz adsorpsiyonu ve desorpsiyonu), analiz edilen numunelerin kirlenmemesi, asitlere ve alkalin erimelerine karşı direnç ve gözeneksiz camsı bir yüzey yer alır.
03 Diş Teknolojisi
Camsı karbon potaları diş teknolojisinde değerli metalleri ve titanyum alaşımlarını eritmek için yaygın olarak kullanılır. Yüksek ısı iletkenliği, grafit potalara göre daha uzun ömürlü olması, ergimiş değerli metallerin yapışmaması, termal şok dayanımı, tüm değerli metallere ve titanyum alaşımlarına uygulanabilmesi, indüksiyon döküm santrifüjlerinde kullanılması, ergimiş metaller üzerinde koruyucu atmosfer oluşturulması, ve akı ihtiyacının ortadan kaldırılması.
Camsı karbon potaların kullanılması, ısıtma ve eritme sürelerini azaltır ve eritme ünitesinin ısıtma bobinlerinin geleneksel seramik kaplara göre daha düşük sıcaklıklarda çalışmasına olanak tanır, böylece her döküm için gereken süre azalır ve potanın ömrü uzatılır. Üstelik ıslanmaması maddi kayıp endişesini de ortadan kaldırıyor.
04 Yarı İletken Uygulamaları
Yüksek saflığı, olağanüstü korozyon direnci, parçacık oluşumunun olmaması, iletkenliği ve iyi mekanik özellikleriyle camsı karbon, yarı iletken üretimi için ideal bir malzemedir. Camsı karbondan yapılan potalar ve tekneler, Bridgman veya Czochralski yöntemleri kullanılarak yarı iletken bileşenlerin bölge eritilmesi, galyum arsenit sentezi ve tek kristal büyümesi için kullanılabilir. Ek olarak camsı karbon, iyon implantasyon sistemlerinde bileşen olarak ve plazma aşındırma sistemlerinde elektrot olarak görev yapabilir. Yüksek X-ışını şeffaflığı, camsı karbon yongalarını X-ışını maskesi alt katmanları için de uygun hale getirir.
Sonuç olarak, camsı karbon, yüksek sıcaklık direnci, kimyasal eylemsizlik ve mükemmel mekanik performans gibi olağanüstü özellikler sunarak onu çeşitli endüstrilerdeki geniş bir uygulama yelpazesine uygun hale getirir.
Özel cam karbon ürünleri için Semicera ile iletişime geçin.
E-posta:sales05@semi-cera.com
Gönderim zamanı: 18 Aralık 2023