Karboni është një nga elementët më të zakonshëm në natyrë, duke përfshirë vetitë e pothuajse të gjitha substancave që gjenden në Tokë. Ai shfaq një gamë të gjerë karakteristikash, të tilla si ngurtësia dhe butësia e ndryshme, sjellja e izolimit-gjysmëpërçues-mbipërçues, izolimi i nxehtësisë-superpërçueshmëria dhe transparenca e plotë e thithjes së dritës. Midis tyre, materialet me hibridizimin sp2 janë anëtarët kryesorë të familjes së materialeve të karbonit, duke përfshirë grafitin, nanotubat e karbonit, grafinin, fullerenet dhe karbonin e qelqtë amorf.
Mostrat e grafitit dhe karbonit të qelqtë
Ndërsa materialet e mëparshme janë të njohura, le të përqendrohemi te karboni i qelqtë sot. Karboni i qelqtë, i njohur gjithashtu si karboni i qelqtë ose karboni qelqor, kombinon vetitë e qelqit dhe qeramikës në një material karboni jo grafit. Ndryshe nga grafiti kristalor, është një material karboni amorf që është gati 100% i hibridizuar sp2. Karboni i qelqtë sintetizohet nga shkrirja në temperaturë të lartë të përbërjeve organike pararendëse, të tilla si rrëshirat fenolike ose rrëshirat e alkoolit furfuril, nën një atmosferë gazi inert. Pamja e tij e zezë dhe sipërfaqja e lëmuar si xhami i dhanë emrin "karboni i qelqtë".
Që nga sinteza e tij e parë nga shkencëtarët në vitin 1962, struktura dhe vetitë e karbonit të qelqtë janë studiuar gjerësisht dhe mbeten një temë e nxehtë në fushën e materialeve të karbonit. Karboni i qelqtë mund të klasifikohet në dy lloje: karboni i qelqtë i tipit I dhe tipi II. Karboni i qelqtë i tipit I është sinterizuar nga prekursorët organikë në temperatura nën 2000°C dhe përbëhet kryesisht nga fragmente grafeni të dredhur të orientuara rastësisht. Karboni i qelqtë i tipit II, nga ana tjetër, shkrihet në temperatura më të larta (~2500°C) dhe formon një matricë tredimensionale amorfe me shumë shtresa të strukturave sferike të vetë-montuara të ngjashme me fullerene (siç tregohet në figurën më poshtë).
Paraqitja e strukturës së karbonit të qelqtë (majtas) dhe imazhi me mikroskop elektronik me rezolucion të lartë (djathtas)
Hulumtimet e fundit kanë zbuluar se karboni i qelqtë i tipit II shfaq një kompresueshmëri më të lartë se Tipi I, gjë që i atribuohet strukturave të tij sferike të vetë-montuara të ngjashme me fullerene. Pavarësisht dallimeve të vogla gjeometrike, të dy matricat e karbonit të qelqtë të tipit I dhe të tipit II përbëhen në thelb nga grafeni i çrregullt i dredhur.
Aplikimet e karbonit të qelqtë
Karboni i qelqtë ka veti të shumta të jashtëzakonshme, duke përfshirë densitetin e ulët, fortësinë e lartë, forcën e lartë, papërshkueshmërinë e lartë ndaj gazeve dhe lëngjeve, stabilitetin e lartë termik dhe kimik, të cilat e bëjnë atë gjerësisht të aplikueshëm në industri të tilla si prodhimi, kimia dhe elektronika.
01 Aplikimet në temperaturë të lartë
Karboni i qelqtë shfaq rezistencë të lartë ndaj temperaturës në mjedise me gaz inert ose vakum, duke i rezistuar temperaturave deri në 3000°C. Ndryshe nga materialet e tjera qeramike dhe metalike me temperaturë të lartë, forca e karbonit të qelqtë rritet me temperaturën dhe mund të arrijë deri në 2700K pa u bërë i brishtë. Ai gjithashtu posedon masë të ulët, thithje të ulët të nxehtësisë dhe zgjerim të ulët termik, duke e bërë atë të përshtatshëm për aplikime të ndryshme në temperaturë të lartë, duke përfshirë tubat e mbrojtjes së termoelementeve, sistemet e ngarkimit dhe komponentët e furrës.
02 Aplikime kimike
Për shkak të rezistencës së tij të lartë ndaj korrozionit, karboni i qelqtë gjen përdorim të gjerë në analizat kimike. Pajisjet e bëra nga karboni i qelqtë ofrojnë përparësi ndaj aparateve laboratorike konvencionale të bëra nga platini, ari, metale të tjera rezistente ndaj korrozionit, qeramika speciale ose fluoroplastikë. Këto avantazhe përfshijnë rezistencën ndaj të gjithë agjentëve dekompozues të lagësht, mungesën e efektit të kujtesës (adsorbimi dhe desorbimi i pakontrolluar i elementeve), pa ndotje të mostrave të analizuara, rezistencë ndaj acideve dhe shkrirjeve alkaline dhe një sipërfaqe qelqi jo-poroze.
03 Teknologji Dentare
Në teknologjinë dentare përdoren zakonisht kapakët e qelqtë të karbonit për shkrirjen e metaleve të çmuara dhe lidhjeve të titanit. Ato ofrojnë avantazhe të tilla si përçueshmëri e lartë termike, jetëgjatësi më e gjatë në krahasim me gropat e grafitit, pa ngjitje të metaleve të çmuar të shkrirë, rezistencë ndaj goditjeve termike, zbatueshmëri ndaj të gjitha metaleve të çmuara dhe lidhjeve të titanit, përdorim në centrifugat e derdhjes me induksion, krijimi i atmosferave mbrojtëse mbi metalet e shkrirë, dhe eliminimi i nevojës për fluks.
Përdorimi i kavanozëve të qelqtë të karbonit redukton kohën e ngrohjes dhe shkrirjes dhe lejon që bobinat ngrohëse të njësisë së shkrirjes të funksionojnë në temperatura më të ulëta se kontejnerët tradicionalë qeramikë, duke ulur kështu kohën e nevojshme për çdo derdhje dhe duke zgjatur jetëgjatësinë e kavanozit. Për më tepër, mos lagshmëria e tij eliminon shqetësimet e humbjes së materialit.
04 Aplikime gjysmëpërçuese
Karboni i qelqtë, me pastërtinë e tij të lartë, rezistencën e jashtëzakonshme ndaj korrozionit, mungesën e gjenerimit të grimcave, përçueshmërinë dhe vetitë e mira mekanike, është një material ideal për prodhimin e gjysmëpërçuesve. Crucibles dhe varkat e bëra nga karboni i qelqtë mund të përdoren për shkrirjen në zonë të përbërësve gjysmëpërçues duke përdorur metodat Bridgman ose Czochralski, sintezën e arsenidit të galiumit dhe rritjen e një kristali. Për më tepër, karboni i qelqtë mund të shërbejë si përbërës në sistemet e implantimit të joneve dhe elektroda në sistemet e gravimit të plazmës. Transparenca e tij e lartë me rreze X gjithashtu i bën patate të skuqura karboni të qelqta të përshtatshme për nënshtresat e maskave me rreze X.
Si përfundim, karboni i qelqtë ofron veti të jashtëzakonshme që përfshijnë rezistencën ndaj temperaturës së lartë, inertitetin kimik dhe performancën e shkëlqyer mekanike, duke e bërë atë të përshtatshëm për një gamë të gjerë aplikimesh në industri të ndryshme.
Kontaktoni Semicera për produkte me karbon qelqi me porosi.
Email:sales05@semi-cera.com
Koha e postimit: Dhjetor-18-2023