Բացահայտեք ապակու ածխածնի եզակի հատկությունները և կիրառությունները

Ածխածինը բնության մեջ ամենատարածված տարրերից մեկն է, որը ներառում է Երկրի վրա հայտնաբերված գրեթե բոլոր նյութերի հատկությունները: Այն ցուցադրում է բնութագրերի լայն շրջանակ, ինչպիսիք են տարբեր կարծրություն և փափկություն, մեկուսացում-կիսահաղորդիչ-գերհաղորդիչ վարքագիծ, ջերմամեկուսացում-գերհաղորդականություն և լույսի կլանման ամբողջական թափանցիկություն: Դրանցից sp2 հիբրիդացում ունեցող նյութերը ածխածնային նյութերի ընտանիքի հիմնական անդամներն են, ներառյալ գրաֆիտը, ածխածնային նանոխողովակները, գրաֆենը, ֆուլերենները և ամորֆ ապակե ածխածինը:

Գրաֆիտի և ապակյա ածխածնի նմուշներ

Մինչ նախորդ նյութերը հայտնի են, եկեք այսօր կենտրոնանանք ապակե ածխածնի վրա: Ապակե ածխածինը, որը նաև հայտնի է որպես ապակյա ածխածին կամ ապակենման ածխածին, միավորում է ապակու և կերամիկայի հատկությունները ոչ գրաֆիտային ածխածնային նյութի մեջ: Ի տարբերություն բյուրեղային գրաֆիտի, այն ամորֆ ածխածնային նյութ է, որը գրեթե 100% sp2-հիբրիդացված է: Ապակյա ածխածինը սինթեզվում է իներտ գազի մթնոլորտում պրեկուրսոր օրգանական միացությունների, ինչպիսիք են ֆենոլային խեժերը կամ ֆուրֆուրիլային սպիրտային խեժերը, բարձր ջերմաստիճանի սինթեզմամբ: Նրա սև տեսքը և ապակու նման հարթ մակերեսը նրան շնորհեցին «ապակյա ածխածին» անվանումը։

1962 թվականին գիտնականների կողմից դրա առաջին սինթեզից ի վեր, ապակե ածխածնի կառուցվածքն ու հատկությունները լայնորեն ուսումնասիրվել են և մնում են ածխածնային նյութերի ոլորտում թեժ թեմա: Ապակե ածխածինը կարելի է դասակարգել երկու տեսակի՝ I և II տիպի ապակյա ածխածին: I տիպի ապակյա ածխածինը սինթրվում է օրգանական պրեկուրսորներից 2000°C-ից ցածր ջերմաստիճանում և բաղկացած է հիմնականում պատահականորեն կողմնորոշված ​​գանգուր գրաֆենի բեկորներից: Երկրորդ տիպի ապակյա ածխածինը, մյուս կողմից, սինթրվում է ավելի բարձր ջերմաստիճաններում (~2500°C) և ձևավորում է ինքնահավաքված ֆուլերինանման գնդաձև կառուցվածքների ամորֆ բազմաշերտ եռաչափ մատրիցա (ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում):

Ապակե ածխածնային կառուցվածքի ներկայացում (ձախ) և բարձր լուծաչափով էլեկտրոնային մանրադիտակի պատկեր (աջ)

Վերջին հետազոտությունները ցույց են տվել, որ II տիպի ապակյա ածխածինը ավելի բարձր սեղմելիություն է ցուցաբերում, քան I տիպը, ինչը վերագրվում է իր ինքնահավաքված ֆուլերենի նման գնդաձև կառուցվածքներին: Չնայած աննշան երկրաչափական տարբերություններին, և՛ I, և՛ տիպի II տիպի ապակյա ածխածնային մատրիցները հիմնականում կազմված են անկարգ ոլորված գրաֆենից:

Ապակե ածխածնի կիրառությունները

Ապակյա ածխածինը ունի բազմաթիվ ակնառու հատկություններ, այդ թվում՝ ցածր խտություն, բարձր կարծրություն, բարձր ամրություն, գազերի և հեղուկների նկատմամբ բարձր անթափանցելիություն, բարձր ջերմային և քիմիական կայունություն, ինչը լայնորեն կիրառելի է այն ոլորտներում, ինչպիսիք են արտադրությունը, քիմիան և էլեկտրոնիկան:

01 Բարձր ջերմաստիճանի կիրառումներ

Ապակե ածխածինը ցուցադրում է բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն իներտ գազի կամ վակուումային միջավայրում՝ դիմակայելով մինչև 3000°C ջերմաստիճանի: Ի տարբերություն այլ կերամիկական և մետաղական բարձր ջերմաստիճանի նյութերի, ապակե ածխածնի ուժը մեծանում է ջերմաստիճանի հետ և կարող է հասնել մինչև 2700K՝ առանց փխրուն դառնալու: Այն նաև օժտված է ցածր զանգվածով, ցածր ջերմության կլանմամբ և ցածր ջերմային ընդլայնմամբ, ինչը հարմար է դարձնում բարձր ջերմաստիճանի տարբեր կիրառությունների համար, ներառյալ ջերմազույգների պաշտպանության խողովակները, բեռնման համակարգերը և վառարանների բաղադրիչները:

02 Քիմիական կիրառություններ

Իր բարձր կոռոզիոն դիմադրության շնորհիվ ապակե ածխածինը լայն կիրառություն է գտնում քիմիական վերլուծության մեջ: Ապակե ածխածնից պատրաստված սարքավորումներն առավելություններ են տալիս պլատինից, ոսկուց, կոռոզիոն դիմացկուն այլ մետաղներից, հատուկ կերամիկայից կամ ֆտորոպլաստիկներից պատրաստված սովորական լաբորատոր սարքերի համեմատ: Այս առավելությունները ներառում են դիմադրություն բոլոր թաց քայքայող նյութերին, հիշողության էֆեկտի բացակայությունը (տարրերի անվերահսկելի կլանումը և կլանումը), վերլուծված նմուշների աղտոտումը, թթուների և ալկալային հալվածքների դիմադրությունը և ոչ ծակոտկեն ապակե մակերեսը:

03 Ատամնաբուժական տեխնոլոգիա

Ապակե ածխածնային կարասները սովորաբար օգտագործվում են ատամնաբուժական տեխնոլոգիայի մեջ թանկարժեք մետաղների և տիտանի համաձուլվածքների հալման համար: Նրանք առաջարկում են այնպիսի առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր ջերմահաղորդականությունը, ավելի երկար ժամկետը՝ համեմատած գրաֆիտի կարասների հետ, հալած թանկարժեք մետաղների կպչունության բացակայությունը, ջերմային ցնցումների դիմադրությունը, կիրառելիությունը բոլոր թանկարժեք մետաղների և տիտանի համաձուլվածքների համար, ինդուկցիոն ձուլման ցենտրիֆուգներում օգտագործումը, հալած մետաղների վրա պաշտպանիչ մթնոլորտի ստեղծումը, և հոսքի անհրաժեշտության վերացում:

Ապակե ածխածնային կարասների օգտագործումը նվազեցնում է տաքացման և հալման ժամանակները և թույլ է տալիս հալման միավորի ջեռուցման պարույրներին աշխատել ավելի ցածր ջերմաստիճաններում, քան ավանդական կերամիկական տարաները՝ դրանով իսկ նվազեցնելով յուրաքանչյուր ձուլման համար պահանջվող ժամանակը և երկարացնելով խառնարանի շահագործման ժամկետը: Ավելին, դրա չթրջվելը վերացնում է նյութական կորուստների հետ կապված մտահոգությունները:

04 Կիսահաղորդչային կիրառություններ

Ապակե ածխածինը, իր բարձր մաքրությամբ, բացառիկ կոռոզիոն դիմադրությամբ, մասնիկների առաջացման բացակայությամբ, հաղորդունակությամբ և լավ մեխանիկական հատկություններով, իդեալական նյութ է կիսահաղորդիչների արտադրության համար: Ապակե ածխածնից պատրաստված կարասները և նավակները կարող են օգտագործվել կիսահաղորդչային բաղադրիչների գոտիային հալման համար՝ օգտագործելով Bridgman կամ Czochralski մեթոդները, գալիումի արսենիդի սինթեզը և մեկ բյուրեղների աճը: Բացի այդ, ապակե ածխածինը կարող է ծառայել որպես բաղադրիչ իոնային իմպլանտացիայի համակարգերում և էլեկտրոդներ՝ պլազմայի փորագրման համակարգերում: Դրա բարձր ռենտգենյան թափանցիկությունը նաև դարձնում է ապակյա ածխածնի չիպերը, որոնք հարմար են ռենտգենյան դիմակների ենթաշերտերի համար:

Եզրափակելով, ապակյա ածխածինը առաջարկում է բացառիկ հատկություններ, որոնք ներառում են բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն, քիմիական իներտություն և գերազանց մեխանիկական կատարում, ինչը հարմար է դարձնում տարբեր ոլորտներում կիրառությունների լայն շրջանակի համար:

Կապվեք Semicera-ի հետ՝ պատվերով ապակե ածխածնային արտադրանքի համար:
Էլ.sales05@semi-cera.com