Войти
Большой образец стеклоуглерода с графитовым кубом 1 см для сравнения 
Маленький стержень из стеклоуглерода 
Стекловидное тело -стеклоуглеродные тигли Стеклоподобный углерод, часто называемый стеклоуглеродом или стекловидным углеродом, является неграфитизирующимся или неграфитизируемым, углерод, сочетающий стеклообразные и керамические свойства со свойствами графита. Наиболее важными свойствами являются высокая термостойкость, твердость (7 по шкале Мооса ), низкая плотность, низкое электрическое сопротивление, низкое трение, низкое термическое сопротивление, чрезвычайная устойчивость к химическому воздействию и непроницаемость для газов и жидкостей. Стеклоуглерод широко используется в качестве электродного материала в электрохимии, для высокотемпературных тиглей и в качестве компонента некоторых протезных устройств. Он может быть изготовлен в различных формах, размерах и сечениях.
Названия «стеклоуглерод» и «стекловидный углерод» зарегистрированы как торговые марки, и IUPAC не рекомендует их использование в качестве технических терминов.
Стекловидный углерод также может производиться в качестве пена, называемая сетчатым стекловидным углеродом (RVC). Эта пена была впервые разработана в середине-конце 1960-х годов как теплоизоляционный микропористый стеклоуглеродный электродный материал. Пена RVC - это прочная, инертная, электрически и теплопроводная и коррозионно-стойкая пористая форма углерода с низким сопротивлением потоку газа и жидкости. Благодаря этим характеристикам RVC наиболее широко используется в научной работе в качестве трехмерного электрода в электрохимии. Кроме того, пены RVC характеризуются исключительно большим объемом пустот, большой площадью поверхности и очень высоким термическим сопротивлением в неокисляющих средах, что позволяет проводить тепловую стерилизацию и облегчает манипуляции в биологических приложениях.
Стеклоуглерод был впервые обнаружен в лабораториях компании Carborundum, Манчестер, Великобритания, в середине 1950-х годов ученым-материаловедом и технологом по алмазам. Он заметил, что скотч, который он использовал для удерживания керамических (ракетных сопел) образцов в печи, сохранял своего рода структурную идентичность после обжига в инертной атмосфере. Он искал полимерную матрицу, отражающую структуру алмаза, и обнаружил смолу резол, которая при специальной подготовке затвердевала бы без катализатора. Из этой фенольной смолы были изготовлены тигли, которые были розданы таким организациям, как UKAEA Harwell.
Бернард Редферн покинул компанию Carborundum Co., которая официально списала со счетов все интересы в изобретении стеклоуглерода. Работая в лаборатории компании Plessey Company (в заброшенной церкви) в Таустере, Великобритания, Редферн получил от UKAEA для дублирования тигель из стеклоуглерода. Он определил, что это он сделал из маркировок, которые он выгравировал на неотвержденном прекурсоре до карбонизации - выгравировать готовый продукт почти невозможно. Компания Plessey открыла лабораторию, сначала на фабрике, которая раньше использовалась для изготовления трубок из бриара в Личборо, а затем - на постоянном предприятии в Касуэлле, недалеко от Блэйксли. Касуэлл стал Исследовательским центром Плесси, а затем Исследовательским центром Аллена Кларка. Стеклянный углерод прибыл в Plessey Company Limited как свершившийся факт. Дж. К. Льюис был назначен в Редферн лаборантом по производству стеклоуглерода. F.C. Позже Каулард был назначен в отдел Редферна в качестве администратора лаборатории - Каулард был администратором, ранее имевшим некоторую связь с Силаном (Силан, патент США 3,155,621, 3 ноября 1964 г.). Ни он, ни Льюис ранее не имели отношения к стеклоуглероду. Вклад Бернарда Редферна в изобретение и производство стеклообразного / стекловидного углерода отмечен его соавторством в ранних статьях. Но ссылки на Редферна не были очевидны в последующих публикациях Коуларда и Льюиса. Существуют оригинальные тигли для лодок, стержни толстого сечения и образцы-прекурсоры.
Заявка Редферна на патент в Великобритании была подана 11 января 1960 г., и Бернард Редферн был автором патента США US3109712A, выданного 5 ноября 1963 г., дата приоритета 11 января 1960 г., дата подачи 9 января 1961 г. Это произошло после того, как британцы отказались от рассмотрения. патент. Этот предшествующий уровень техники не упоминается в патенте США 4668496 от 26 мая 1987 г. на стекловидный углерод. Были поданы патенты на «Тела и формы углеродистых материалов и способы их производства», а название «Стекловидный углерод» даровано продукту сыном Редферна.
Стекловидный / стекловидный углерод находился в стадии исследования, использовался для компонентов систем термоядерной детонации, и по крайней мере некоторые патенты, связанные с этим материалом, были аннулированы (в интересах национальной безопасности) в 1960-х годах.
Большие секции исходного материала были изготовлены в виде отливок, формованных изделий или обработаны на станке с приданием заданной формы. Изготавливались тигли и другие формы. Карбонизация проходила в два этапа. Усадка при этом значительна (48,8%), но абсолютно равномерна и предсказуема. Гайка и болт могут быть изготовлены по размеру полимера, обработаны отдельно и впоследствии идеально подходят.
Некоторые из первых сверхчистых образцов арсенида галлия были подвергнуты зональному измельчению в этих тиглях. (Стеклоуглерод чрезвычайно чистый и не реагирует с GaAs).
Легированный / загрязненный стеклоуглерод проявляет полупроводниковые явления.
Были изготовлены включения карбида урана (с использованием карбида U238 в экспериментальном масштабе).
11 октября 2011 года исследование, проведенное в Геофизической лаборатории Карнеги под руководством Венди Л. Мао из Стэнфорда и ее аспирантки Ю Лин, описало новую форму стеклоуглерода, образовавшуюся под высоким давлением с твердостью, равной алмазу, a разновидность алмазоподобного углерода. Однако в отличие от алмаза его структура состоит из аморфного углерода, поэтому его твердость может быть изотропной. Исследования продолжаются {По состоянию на! 2011 | lc = y}}.
Структура стеклоуглерода уже давно является предметом споров. Ранние структурные модели предполагали, что присутствовали как sp-, так и sp-связанные атомы, но теперь известно, что стеклоуглерод на 100% состоит из sp. Более поздние исследования показали, что стеклоуглерод имеет структуру, родственную фуллерену.
Обратите внимание, что стеклоуглерод не следует путать с аморфным углеродом. Это из IUPAC: «Стеклоподобный углерод не может быть описан как аморфный углерод, потому что он состоит из двумерных структурных элементов и не имеет« оборванных »связей».
Он имеет раковину излома.
Стеклоуглеродный электрод (GCE) в водных растворах считается инертным электродом для восстановления иона гидроксония :
![{\displaystyle {\ce {{\overset {hydronium}{H3O+_{(aq)}}}+ e^- <=>[{\ ce {GCE}}] H._ {(aq)}}}}]( https: //wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c62a4c6abaff964007aa5214f36e7f210ea62301)
по сравнению с NHE при 25 ° CСопоставимая реакция на платине:
в сравнении с NHE при 25 ° CРазница в 2,1 В объясняется свойствами платины, которая стабилизирует ковалентную связь Pt-H.
Свойства включают «жаростойкость», твердость (7 по шкале Мооса), низкую плотность, низкое электрическое сопротивление, низкое трение и низкое термическое сопротивление.
Из-за своей специфической ориентации поверхности стеклоуглерод используется в качестве электродного материала для изготовления датчиков. Углеродная паста, стеклоуглеродная паста, стеклоуглеродистая паста и т. Д., Модифицированные электроды называются химически модифицированными электродами. Стекловидный углерод и композиты углерод / углеродное волокно используются для зубных имплантатов и сердечных клапанов из-за их биосовместимости, стабильности и простых технологий производства.
