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邹小姐：13326633089 -
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碳是自然界中最常(chang)见的元素之一(yi)，它几乎包括(kuo)了地球上所有(you)物质所具有(you)的性质，如(ru)最硬(ying)-最软、绝缘体-半导体-超导体、绝热-超导热、吸光-全透光等。其中，sp2杂化的(de)材(cai)料(liao)是碳(tan)(tan)材(cai)料(liao)家族中的(de)主要(yao)成员，常(chang)见的(de)有石墨(mo)、碳(tan)(tan)纳米管、石墨(mo)烯(xi)(xi)、富勒烯(xi)(xi)以及(ji)无序的(de)玻璃碳(tan)(tan)等(deng)。
石墨立方体（左(zuo)下）与玻(bo)璃碳样品(pin)
前面几种大家都非常了(le)解了(le)，今天主要聊(liao)聊(liao)玻璃碳。查阅资料得(de)知(zhi)，玻璃碳（glassy carbon，简称玻碳）是结合了玻璃和陶瓷的属性的非石墨化碳。与晶态的石墨相反，它是一种无定形的、近100% sp2杂化的碳材料，其是由聚合有机物前驱体，例如酚醛树脂、糠醇树脂等，在惰性气体氛围下高温烧结而成的。因其通体呈黑色，表面光滑类似玻璃，故将其称为玻璃碳。
自1962年科学家首次合成出玻璃碳以来，关于玻璃碳的结构与性质的研究一直是碳材料领域热议的话题。玻璃碳可以分为两类，I型和II型玻璃碳。I型玻璃碳是聚合有机物在温度低于2000°C条件下烧结形成的，其内部主要由取向无序的卷曲石墨烯碎片构成；II型玻璃碳是在更高的温度（~2500°C）下烧结而成的，其是由纳米尺度自组装的富勒烯状类球体结构堆垛形成的无序多层石墨烯三维矩阵（如下图所示）。
玻(bo)璃碳结(jie)构示意图（左(zuo)）与高分辨(bian)电镜照片（右）
最(zui)近的研究发现II型玻璃相较于I型有更高的压缩系数，这与其内部自组装的富勒烯状类球体结构有重要关系。除去细微的几何构型的差别，I型和II型玻璃碳其实本质上都是由无序的卷曲石墨烯构成的矩阵。
玻璃碳的(de)应(ying)用
玻璃碳具有(you)众(zhong)多(duo)优异的(de)性能，包括低密度(du)、高(gao)硬度(du)、高(gao)强(qiang)度(du)、高(gao)不(bu)渗透性(xing)(xing)（气体和液体）、高(gao)热(re)稳性(xing)(xing)和化学稳定性(xing)(xing)等，这也(ye)使得(de)玻璃(li)碳在工(gong)业、化工(gong)、电子(zi)等领域有着广(guang)泛的应用。
1.高温应用(yong)
玻璃碳在高(gao)达3000°C的惰性气体或真空中具有较高的耐高温性，而且与所有其他陶瓷和金属高温材料不同，玻璃碳的强度会随着温度的升高而增加，最高可达2700K，而且不会脆化，具有极高的抗热震性，因此短时间的加热和冷却时间都是没有问题的。此外，玻璃碳还具有低质量，低吸热和低热膨胀，因此几乎适用于所有高温应用，典型代表有高温计保护管，装料系统和高温炉的零件等。
2.化学应用
由于(yu)玻(bo)璃(li)碳具(ju)有很高的(de)耐腐(fu)蚀性，因此非常(chang)适(shi)用(yong)于(yu)化学(xue)分(fen)析。与用(yong)铂(bo)，金(jin)和(he)其他耐腐(fu)蚀金(jin)属，特(te)殊陶瓷和(he)氟(fu)塑料制(zhi)(zhi)成的(de)常(chang)规实验室设(she)备(bei)相比，采(cai)用(yong)玻(bo)璃(li)碳制(zhi)(zhi)造(zao)的(de)设(she)备(bei)具(ju)有以下优点：耐所有湿分(fen)解剂(ji)、无记忆(yi)效应（不(bu)受控制(zhi)(zhi)的(de)元素吸附和(he)解吸）、分(fen)析样品无污染、耐酸和(he)碱熔体(ti)、无孔玻(bo)璃(li)状表面。
3.牙科(ke)技术
牙科技术中常使用玻(bo)璃碳(tan)熔化坩埚来熔化贵(gui)金(jin)(jin)属(shu)和(he)钛合(he)金(jin)(jin)，具有(you)以下优势：高(gao)导热(re)率、使用寿命比(bi)石墨坩埚更长、贵(gui)金(jin)(jin)属(shu)熔体无(wu)附(fu)着力、耐热(re)冲击、适(shi)用于所(suo)有(you)贵(gui)金(jin)(jin)属(shu)和(he)钛合(he)金(jin)(jin)、用于感应加热(re)铸造离(li)心(xin)机、在金(jin)(jin)属(shu)熔体上产生保护气氛(fen)、无(wu)需熔盐(yan)等。
使用玻璃碳熔化(hua)坩埚(guo)，可以缩短(duan)加(jia)热和熔化(hua)时(shi)间，且熔化(hua)单(dan)元的电(dian)加(jia)热线圈可以在比传(chuan)统(tong)陶瓷容(rong)器低(di)的温度下运行，因此不(bu)仅减少(shao)了每次铸造所需的时(shi)间，还(hai)延长(zhang)了坩埚(guo)的寿(shou)命(ming)。另外，它的不(bu)润湿性也消除了材料损(sun)失的问题。
4.半导体类
玻璃碳具有高纯度、极高的(de)(de)耐腐蚀性(xing)，不产生(sheng)颗(ke)粒、导(dao)电性(xing)和良好的(de)(de)机械性(xing)能，因此(ci)是半导(dao)体生(sheng)产的(de)(de)理想材(cai)料，以它(ta)为原材(cai)料制成的(de)(de)坩埚和舟皿可用于通过Bridgman或Czochralsky方法对半导体组件进行区域熔化，砷化镓合成以及单晶生长。除此之外，玻璃碳还可作为于离子注入系统的零件和等离子蚀刻系统的电极，高X射线透射率的特性也使得玻碳晶片可被用作X射线掩模的基材。
粉体(ti)圈整理
