Karbon adalah salah satu unsur paling umum di alam, mencakup sifat-sifat hampir semua zat yang ditemukan di Bumi.Ini menunjukkan berbagai karakteristik, seperti kekerasan dan kelembutan yang bervariasi, perilaku insulasi-semikonduktor-superkonduktor, superkonduktivitas insulasi panas, dan transparansi lengkap penyerapan cahaya.Diantaranya, material dengan hibridisasi sp2 adalah anggota utama dari keluarga material karbon, termasuk grafit, tabung nano karbon, graphene, fullerene, dan karbon kaca amorf.
Sampel Karbon Grafit dan Kaca
Meskipun bahan-bahan sebelumnya sudah terkenal, mari kita fokus pada karbon kaca hari ini.Karbon kaca, juga dikenal sebagai karbon kaca atau karbon vitreus, menggabungkan sifat kaca dan keramik menjadi bahan karbon non-grafis.Tidak seperti grafit kristal, ini adalah bahan karbon amorf yang hampir 100% terhibridisasi sp2.Karbon kaca disintesis melalui sintering senyawa organik prekursor suhu tinggi, seperti resin fenolik atau resin furfuril alkohol, di bawah atmosfer gas inert.Tampilannya yang hitam dan permukaannya yang halus seperti kaca membuatnya mendapat nama “karbon kaca”.
Sejak sintesis pertamanya oleh para ilmuwan pada tahun 1962, struktur dan sifat karbon kaca telah dipelajari secara ekstensif dan tetap menjadi topik hangat di bidang bahan karbon.Karbon kaca dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: karbon kaca Tipe I dan Tipe II.Karbon kaca tipe I disinter dari prekursor organik pada suhu di bawah 2000°C dan sebagian besar terdiri dari fragmen grafena melengkung yang berorientasi acak.Sebaliknya, karbon kaca tipe II disinter pada suhu yang lebih tinggi (~2500°C) dan membentuk matriks tiga dimensi berlapis-lapis amorf dengan struktur bola mirip fullerene yang dirakit sendiri (seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah).
Representasi Struktur Karbon Kaca (Kiri) dan Gambar Mikroskop Elektron Resolusi Tinggi (Kanan)
Penelitian terbaru menemukan bahwa karbon kaca Tipe II menunjukkan kompresibilitas yang lebih tinggi dibandingkan Tipe I, hal ini disebabkan oleh struktur bola mirip fullerene yang dirakit sendiri.Meskipun ada sedikit perbedaan geometris, matriks karbon kaca Tipe I dan Tipe II pada dasarnya terdiri dari graphene melengkung yang tidak teratur.
Aplikasi Karbon Kaca
Karbon kaca memiliki banyak sifat luar biasa, termasuk kepadatan rendah, kekerasan tinggi, kekuatan tinggi, impermeabilitas tinggi terhadap gas dan cairan, stabilitas termal dan kimia yang tinggi, sehingga dapat diterapkan secara luas di industri seperti manufaktur, kimia, dan elektronik.
01 Aplikasi Suhu Tinggi
Karbon kaca menunjukkan ketahanan suhu tinggi di lingkungan gas inert atau vakum, tahan suhu hingga 3000°C.Tidak seperti bahan keramik dan logam bersuhu tinggi lainnya, kekuatan karbon kaca meningkat seiring suhu dan dapat mencapai hingga 2700K tanpa menjadi rapuh.Ia juga memiliki massa yang rendah, penyerapan panas yang rendah, dan ekspansi termal yang rendah, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi suhu tinggi, termasuk tabung pelindung termokopel, sistem pemuatan, dan komponen tungku.
02 Aplikasi Kimia
Karena ketahanannya terhadap korosi yang tinggi, karbon kaca banyak digunakan dalam analisis kimia.Peralatan yang terbuat dari karbon kaca menawarkan keunggulan dibandingkan peralatan laboratorium konvensional yang terbuat dari platina, emas, logam tahan korosi lainnya, keramik khusus, atau fluoroplastik.Keuntungan ini termasuk ketahanan terhadap semua bahan pengurai basah, tidak ada efek memori (adsorpsi dan desorpsi elemen yang tidak terkontrol), tidak ada kontaminasi pada sampel yang dianalisis, ketahanan terhadap lelehan asam dan basa, dan permukaan kaca yang tidak berpori.
03 Teknologi Gigi
Cawan lebur karbon kaca biasanya digunakan dalam teknologi kedokteran gigi untuk melelehkan logam mulia dan paduan titanium.Mereka menawarkan keunggulan seperti konduktivitas termal yang tinggi, masa pakai yang lebih lama dibandingkan cawan lebur grafit, tidak ada adhesi logam mulia cair, ketahanan terhadap guncangan termal, dapat diterapkan pada semua logam mulia dan paduan titanium, penggunaan dalam sentrifugal pengecoran induksi, penciptaan atmosfer pelindung pada logam cair, dan penghapusan kebutuhan fluks.
Penggunaan cawan lebur karbon kaca mengurangi waktu pemanasan dan peleburan serta memungkinkan kumparan pemanas unit peleburan beroperasi pada suhu yang lebih rendah dibandingkan wadah keramik tradisional, sehingga mengurangi waktu yang diperlukan untuk setiap pengecoran dan memperpanjang umur wadah.Selain itu, sifat non-pembasahannya menghilangkan kekhawatiran akan kerugian material.
04 Aplikasi Semikonduktor
Karbon kaca, dengan kemurnian tinggi, ketahanan korosi yang luar biasa, tidak adanya pembentukan partikel, konduktivitas, dan sifat mekanik yang baik, merupakan bahan yang ideal untuk produksi semikonduktor.Wadah dan perahu yang terbuat dari karbon kaca dapat digunakan untuk peleburan zona komponen semikonduktor menggunakan metode Bridgman atau Czochralski, sintesis galium arsenida, dan pertumbuhan kristal tunggal.Selain itu, karbon kaca dapat berfungsi sebagai komponen dalam sistem implantasi ion dan elektroda dalam sistem etsa plasma.Transparansi sinar-X yang tinggi juga membuat chip karbon seperti kaca cocok untuk substrat masker sinar-X.
Kesimpulannya, karbon kaca menawarkan sifat luar biasa yang mencakup ketahanan suhu tinggi, kelembaman kimia, dan kinerja mekanik yang sangat baik, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi di berbagai industri.
Hubungi Semicera untuk produk karbon kaca khusus.
Surel:sales05@semi-cera.com
Waktu posting: 18 Des-2023