Camsı karbon - Glassy carbon

1 cm bir camsı karbon, büyük bir örneği, ³ karşılaştırma için grafit küp

Küçük bir camsı karbon çubuk

Camsı-camsı karbon potalar

Cam benzeri karbon , genellikle adı camsı karbon veya camsı karbon , a, grafitizasyon-olmayan ya da nongraphitizable, C- cam ve bir araya seramik olanlar ile özellikleri grafit . En önemli özellikleri yüksek sıcaklık dayanımı, sertlik (7  Mohs ), düşük yoğunluk, düşük elektrik direnci, düşük sürtünme, düşük termal direnç, kimyasal saldırılara karşı aşırı direnç ve gazlara ve sıvılara karşı geçirimsizliktir. Camsı karbon, elektrokimyada elektrot malzemesi olarak , yüksek sıcaklık potaları için ve bazı protez cihazların bir bileşeni olarak yaygın olarak kullanılmaktadır . Farklı şekil, boyut ve kesitlerde üretilebilir.

Camsı karbon ve camsı karbon adları ticari marka olarak tescil edilmiştir ve IUPAC teknik terimler olarak kullanılmalarını önermemektedir.

Camsı karbon, ağsı camsı karbon (RVC) adı verilen bir köpük olarak da üretilebilir. Bu köpük ilk olarak 1960'ların ortalarından sonlarına kadar termal olarak yalıtkan, mikro gözenekli camsı karbon elektrot malzemesi olarak geliştirildi. RVC köpük, gaz ve sıvı akışına karşı düşük dirençli, güçlü, atıl, elektriksel ve termal olarak iletken ve korozyona dayanıklı gözenekli bir karbon formudur. Bu özelliklerinden dolayı RVC'nin bilimsel çalışmalarda en yaygın kullanımı elektrokimyada üç boyutlu elektrot olarak kullanılmasıdır. Ek olarak, RVC köpükleri, ısı sterilizasyonuna izin veren ve biyolojik uygulamalarda manipülasyonu kolaylaştıran, oksitleyici olmayan ortamlarda olağanüstü yüksek boşluk hacmi, yüksek yüzey alanı ve çok yüksek termal direnç ile karakterize edilir.

Camsı karbonun tarihi bir incelemesi 2021'de yayınlandı.

Tarih

Camsı karbon ilk olarak 1950'lerin ortalarında , bir malzeme bilimcisi ve elmas teknolojisi uzmanı olan Bernard Redfern tarafından The Carborundum Company, Manchester, İngiltere'nin laboratuvarlarında gözlemlendi . Seramik (roket nozulu) numunelerini bir fırında tutmak için kullandığı Sellotape'in inert bir atmosferde pişirdikten sonra bir tür yapısal kimliğini koruduğunu fark etti . Bir elmas yapıyı yansıtmak için bir polimer matrisi aradı ve özel bir hazırlıkla katalizör olmadan sertleşebilecek bir rezol reçinesi keşfetti . Bu fenolik reçine ile potalar üretildi ve UKAEA Harwell gibi kuruluşlara dağıtıldı .

Bernard Redfern, camsı karbon icadıyla ilgili tüm çıkarları resmen silen The Carborundum Co.'dan ayrıldı. İngiltere, Towcester'daki Plessey Company laboratuvarında (kullanılmayan bir kilisede) çalışırken , Redfern UKAEA'dan çoğaltma için camsı bir karbon potası aldı. Bunu, karbonizasyondan önce kürlenmemiş prekürsöre kazıdığı işaretlerden yaptığı bir şey olarak tanımladı - bitmiş ürünü kazımak neredeyse imkansız. Plessey Şirketi, önce Litchborough'da daha önce briar boruları yapmak için kullanılan bir fabrikada ve ardından Blakesly yakınlarındaki Caswell'de kalıcı bir tesiste bir laboratuvar kurdu. Caswell'deki site Plessey Araştırma Merkezi ve ardından Allen Clark Araştırma Merkezi oldu. Camsı karbon, bir oldubitti olarak Plessey Company Limited'e ulaştı. JC Lewis, camsı karbon üretimi için laboratuvar asistanı olarak Redfern'e atandı. FC Cowlard daha sonra Redfern'in departmanına laboratuvar yöneticisi olarak atandı - Cowlard daha önce Silane ile bir ilişkisi olan bir yöneticiydi (3 Kasım 1964 ABD Patenti 3,155,621 vekili Silane). Ne o ne de Lewis'in camsı karbonla daha önce bir bağlantısı yoktu. Bernard Redfern'in camsı / camsı karbonun icadına ve üretimine katkısı, ilk makalelerin ortak yazarlığı tarafından kabul edilmektedir. Ancak Cowlard ve Lewis'in sonraki yayınlarında Redfern'e yapılan atıflar açık değildi. Orijinal tekne potaları, kalın kesitli çubuklar ve öncü örnekleri mevcuttur.

Redfern'in Birleşik Krallık patent başvurusu 11 Ocak 1960'ta dosyalandı ve Bernard Redfern, 5 Kasım 1963'te verilen, rüçhan tarihi 11 Ocak 1960, başvuru tarihi 9 Ocak 1961 olan ABD patenti 3109712A'nın yazarıydı. Bu, iptal edilen İngiliz patentinden sonra geldi. Bu önceki tekniğe, Camsı Karbon için 26 Mayıs 1987 tarihli ABD patenti 4,668,496'da atıfta bulunulmamaktadır. Redfern'in oğlu tarafından "Karbonlu malzemelerin gövdeleri ve şekilleri ve bunların üretimi için işlemler" ve ürüne "Vitreous Carbon" adı verildi.

Camsı/camsı karbon, termonükleer patlama sistemleri bileşenleri için kullanılan inceleme altındaydı ve malzemeyi çevreleyen patentlerin en azından bir kısmı 1960'larda (ulusal güvenlik çıkarları için) iptal edildi.

Öncü malzemenin büyük bölümleri, dökümler, kalıplar olarak üretildi veya önceden belirlenmiş bir şekle işlendi. Büyük potalar ve diğer formlar üretildi. Karbonizasyon iki aşamada gerçekleşti. Bu işlem sırasındaki büzülme dikkate değerdir (%48.8) ancak kesinlikle tekdüze ve tahmin edilebilirdir. Bir somun ve cıvata, polimer formundayken oturacak şekilde yapılabilir, ayrı olarak işlenebilir, ancak aynı şekilde işlenebilir ve ardından mükemmel bir uyum sağlayabilir.

Galyum arsenit'in (GaAs) ilk ultra saf örneklerinden bazıları bu potalarda zon rafine edildi (camsı karbon GaAs ile reaktif değildir ).

Katkılı / saf olmayan camsı karbon, yarı iletken fenomenler sergiler .

Camsı karbon, Uranyum 238 kullanılarak deneysel ölçekte Uranyum karbür kapanımları ile üretildi .

11 Ekim 2011'de, Stanford'dan Wendy L. Mao ve onun yüksek lisans öğrencisi Yu Lin liderliğindeki Carnegie Jeofizik Laboratuvarı'nda yürütülen araştırma , yüksek basınç altında oluşan, sertliği elmasa eşit olan yeni bir camsı karbon formunu tanımladı - bir tür elmas -karbon gibi . Ancak elmastan farklı olarak yapısı amorf karbondan olduğundan sertliği izotropik olabilir. Araştırma 2011 itibariyle devam ediyordu.

Yapı

Camsı karbonun yapısı uzun zamandır tartışma konusu olmuştur.

Erken yapısal modelleri hem kabul sp ² sp - ³ -bağlı atomu mevcut olduğu, ama şimdi, camsı karbon,% 100 sp olduğu bilinmektedir ² . Daha yeni araştırmalar, camsı karbonun fulleren ile ilgili bir yapıya sahip olduğunu ileri sürdü .

Konkoidal bir kırık sergiler .

Camsı karbonun amorf karbon ile karıştırılmaması gerektiğini unutmayın . Bu IUPAC'tan :

"Cam benzeri karbon, iki boyutlu yapısal elementlerden oluştuğu ve 'sarkan' bağlar sergilemediği için amorf karbon olarak tanımlanamaz ."

elektrokimyasal özellikler

Sulu çözeltilerdeki camsı karbon elektrotu (GCE), hidronyum iyonunun indirgenmesi için inert bir elektrot olarak kabul edilir :

${\displaystyle {\ce {{\overset {hidronyum}{H3O+_{(aq)}}}+ e^- <=>[{\ce {GCE}}] H._{(aq)}}} }$       ${\displaystyle E^{\ominus }=-2.10\ \mathrm {V} }$25 °C'de NHE'ye karşı

Platin üzerinde karşılaştırılabilir reaksiyon:

${\displaystyle {\ce {H3O+_{(aq)}{}+ Pt_{(s)}+ e^- <=> Pt:H_{(s)}}}}$       ${\displaystyle E^{\ominus }=\ 0.000\ \mathrm {V} }$ 25 °C'de NHE'ye karşı

2,1 V'luk fark, bir kovalent Pt-H bağını stabilize eden platinin özelliklerine atfedilir.

Fiziki ozellikleri

Özellikler arasında 'yüksek sıcaklık direnci', sertlik (7 Mohs), düşük yoğunluk, düşük elektrik direnci, düşük sürtünme ve düşük termal direnç bulunur.

Avantajlar

Spesifik yüzey yönelimi nedeniyle, sensörlerin üretimi için elektrot malzemesi olarak camsı karbon kullanılır. Karbon macunu, camsı karbon macunu, camsı karbon vb. elektrotlar modifiye edildiğinde kimyasal olarak modifiye edilmiş elektrotlar olarak adlandırılır. Vitreus karbon ve karbon/karbon fiber kompozitler, biyo-uyumlulukları, stabiliteleri ve basit üretim teknikleri nedeniyle dental implantlar ve kalp kapakları için kullanılmaktadır.

Ayrıca bakınız

• elektrokimya
• Fulleren
• Grafit
• Jet

Referanslar

Dış bağlantılar

• HTW, tedarikçinin web sitesi , Glassy Carbon SIGRADUR için