Пиролитикалық графиттің пиролының құлпын ашу: қасиеттері мен қосымшалары

Пиролитикалық графит - бұл ерекше қасиеттері бар графиттің ерекше түрі, оны көптеген салаларда өте маңызды етеді. Бұл мақала сипаттамаларға, өндірістік және алуан түрлі қосымшаларға жол бермейдіПиролитикалық графит, бұл неге бұл қажет технологиялық ортаға таңдау материалы болып табылады. Біз оның бірегей құрылымын, жылу және электрлік қасиеттерін зерттейміз және олардың электроникадан аэроғарышқа дейінгі барлық заттарды қалай қолдануға ықпал етеді. Марк Томпсон сияқты кәсіпқойлар үшін, түсіну әлемдік нарықта бәсекеге қабілетті жиектерді ұсына алады.

1. Пиролитикалық графит деген не?

Пиролитикалық графитхимиялық бу деп аталатын процесс арқылы жасалған ерекше, техногендік графит түрітұндыру(CVD). Табиғи графиттен немесе қарапайым графиттен айырмашылығы,Пиролитикалық графитБұл көптеген кішкентай графиттік кристалдардан тұратын поликристалды материал. Алайда, бұл кристалдарЖоғары бағытталған, беруПиролитикалық графиткейбір ерекше қасиеттер. Графиттің ұқсас материалы A кезіндегі кезде жасаладыкөмірсутекгаз (метан сияқты) өте қызадыЖоғары температураинертті атмосферада. Бұл газды тудырадыыдырату, жәнеКөміртек атомыS-ге арналған қабатқасубстрат.

Бұл қабатты құрылым түсінудің кілті болып табыладыПиролитикалық графит. Көптеген жұқа қағаз парақтарын жинауға ұқсас. Әр парақ қабатын ұсынадыграфен,,, мұндаКөміртек атомыs алтыбұрышты торға байланған. Жазықтықтағы бұл облигациялар өте күшті (коваленттік облигациялар), бірақ арасындағы облигацияларГрафит қабаттарыәлдеқайда әлсіз (ван дер вааль күштері). Бұл ұшақ пен жазықтықтағы облигация күшінің айырмашылығы, материалдың болуы мүмкінАнизотропия.

2. Пиролитикалық графит қалай жасалады? Депозициялау процесіне қарау.

ӨндірісіПиролитикалық графитхимиялық деп аталатын күрделі процесті қамтидыБудың тұнбасы. Негізінен, акөмірсутекМетан (CH4) сияқты газ а вакуумдық камераға енгізілгенсубстрат. Содан кейін камера өте қызадыЖоғары температура, әдетте, әдетте 2000 ° C диапазонында 3000 ° C-қа дейін. Бұл қарқынды жылу пайда боладыкөмірсутекгазыдырату- белгілі процесспиролиз.

Ішіндепиролиз,Көміртек атомыыдырайтын газдан жасалған sсубстрат. Атомдар өздерін жоғары ретке келтірілген, қабатты құрылымға, қалыптасадыПиролитикалық графит. Мөлшерлемесітұндыру, температура және камераның ішіндегі қысым барлық негізгі қасиеттеріне әсер ету үшін мұқият бақыланадыПиролитикалық графит. Бұл параметрлерді бақылау материалдың тығыздығын анықтауға мүмкіндік береді,Жылу өткізгіштікжәне басқа да сипаттамалары.
Бұл ықтимал болуы мүмкінПиролитикалық графит парақтары.

3. Пиролитикалық графиттің негізгі қасиеттері қандай?

ТаПиролитикалық графиттің қасиеттеріөзінің ерекше, жоғары бағдарланған құрылымынан тікелей бағанаңыз. Бұл бағытқа байланысты оның мінез-құлқында айтарлықтай айырмашылықтар туғызады. Мұнда кейбір негізгі сипаттамалар бар:

• Анизотропия:Бұл, мүмкін, анықтау мүмкіндігіПиролитикалық графит. Оның қасиеттері жоғары бағытты. Қабаттардың жазықтығында (жазықтық), ол өте жақсы көредіжылужінеЭлектр өткізгіштік. Алайда,бағыт перпендикулярҚабаттарға, бұл қасиеттер айтарлықтай азаяды.
• Жоғары жылу өткізгіштік (жазықтық): Пиролитикалық графитЕрекшеЖылу өткізгіштіконың қабаттарының ұшымен, тіпті мыстан асып түседіБөлме температурасы.
• Төмен жылу өткізгіштік (жазықтықтағы перпендикуляр):Керісінше, оныңЖылу өткізгіштікҚабаттарға перпендикуляр өте төмен, оны осы бағытта керемет термиялық оқшаулағыш етеді.
• DiamagnetiM: Пиролитикалық графиткүштіДиамагниттік материал, яғни оны қайталайдымагниттікӨрістер. Бұл қасиет сонымен қатар анизотропты болып табылады.
• Жоғары температура тұрақтылығы:Ол өте төтеп бере аладыЖоғары температураедәуір деградациясыз инертті атмосферада.
• Химиялық инерстер: Пиролитикалық графитсалыстырмалы түрдеинертті, көптеген химиялық заттармен реакцияларға қарсы тұру.

4. Неліктен Пиролитикалық графиттің жылу өткізгіштігі соншалықты керемет?

ЕрекшеПиролитикалық графиттің жылу өткізгіштігіОның қабаттарының жазықтығында фонондардың (дірілдердің) тығыз байланысы арқылы тиімділігіне байланыстыКөміртек атомыЖелі. Мұны толқындар қатты, қатты оралған материал арқылы қатты, қатты оралған материалдан гөрі, бұзылған, бұзылған. Күшті коваленттік облигацияларграфенҚабаттар бұл дірілдердің минималды кедергісімен саяхаттау үшін нақты жолмен қамтамасыз етіледі. ТаЖылу өткізгіштікмыстан бес есе көп болуы мүмкін.

Алайда, өйткені арасындағы облигацияларГрафит қабаттарыәлсіз (Ван дер-Вааль күштері), фонондар жылуды қабаттармен тасымалдауда қиындықтарға тап болды. Бұл төмен түсіндіредіЖылу өткізгіштікперпендикуляр бағытында. Бұл бұл материалды қолайлы етедіжылу раковиналары.

5. Пиролитикалық графиттің анизотропты зерттеу.

Анизотропия, бұрын айтылғандай, негізгі сипаттамаПиролитикалық графит. Бұл дегеніміз, материалдың қасиеттері бағытқа байланысты әр түрлі екенін білдіреді. Бұл оның қабаттылығы құрылымының тікелей салдары. Жақсы аналогы - ағаш: ағаш бойымен ағаш бойымен бөлуге оңайырақ.

Бұл бағытты тәуелділік көптеген қосымшалар үшін өте маңызды. Мысалы, оның биікЖазықтық термиялық өткізгіштікжәне төмен перпендикулярЖылу өткізгіштікОны электронды құрылғылардағы жылу таратушылар үшін өте ыңғайлы етіп жасаңыз, оны сезімтал компоненттерден тиімді түрде шығарып, оның басқа аймақтарға таралуын болдырмаңыз. ҚабілетіклапанқабаттарыПиролитикалық графит, қалай сияқтымикбұдан жабылған, сонымен қатарАнизотропия.

6. Пиролитикалық графиттің жалпыға ортақ қолданылуы қандай?

ЕрекшеПиролитикалық графиттің қасиеттеріОны кең ауқымды қолданбалы етіп жасаңыз, олардың көпшілігі оның анизотропты жылу және электрлік қасиеттерін қолданады. Кейбір пернелер пайдалану:

• Жылу принтері мен жылу раковиналары:-ДаЭлектрондық құрылғылар, Пиролитикалық графиттиімді түрде тарату үшін қолданыладыжылу пайда болдықызып кетудің алдын алу және сенімді жұмысты қамтамасыз ету.
• Крикс және қалыптар:Оның жоғары температураға төзімділігі мен химиялық инерстері оны жоғары температуралы металлургиялық процестерде қолданылатын крестке арналған қолайлы материал етеді.
• Монохроматорлар:Рентгендік және нейтрон монохроматорларында кеңінен қолданылады.
• Биомедициналық қосымшалар:Оның биокомастары белгілі бір медициналық импланттарда қолдануға әкелді.
• Аэроғарыш компоненттері:Оның жоғары температуралы тұрақтылығы мен жеңіл табиғаты аэроғарыштық қосымшаларда құнды етеді.
• Зонд микроскопиясын сканерлеу:Пиролитикалық графит, әсіресеЖоғары бағытталған пиролитикалық графит, а ретінде қолданыладысубстрат-ғаТуннельді сканерлеуМикроскопия (СТМ), оның тегіс, өткізгіш бетіне байланысты. Оны бірнеше рет жабуға болады.

7. Электрондық құрылғыларда және жартылай өткізгіштерде пиролитикалық графит.

ІшіндеЭлектрондық құрылғыларжінежартылай өткізгішӨнеркәсіп,Пиролитикалық графитЖылуды басқаруда шешуші рөл атқарады. Қазіргі заманғы электроника едәуір жылу мөлшерін тудырады, тиімділігі жоғары диспансер, және ұзақ өмір сүру үшін өте маңызды.Пиролитикалық графитЕрекшеЖазықтық термиялық өткізгіштікОны ыстық нүктелерден, мысалы, процессорлар мен күшейткіштер сияқты тарату үшін керемет материал жасайды.

Сонымен қатар, оның төмендігіЖылу өткізгіштікҰшақтың перпендикулярлығы жылуды оқшаулануға көмектеседі, оған жақын маңдағы сезімтал компоненттерге әсер етеді. Жұқа, жеңіл табиғатыПиролитикалық графит парақтарыСондай-ақ, оларды кеңістік шектеулі тұрған ықшам электрондық құрылғыларда пайдалануға жарамды. Материал сонымен бірге қолданыладыЖанармай жасушалары-ғаЭнергияны сақтау.

8. Пиролитикалық графит графиттің басқа түрлерімен қалай салыстырылады?

Графиттің барлық формалары алайда орналасқан негізгі алтыбұрышты көміртегі құрылымы,Пиролитикалық графитЖоғары деңгейлі, қабатты құрылымның арқасында ерекшеленеді. Бұл оған басқа түрлерге қарағанда ерекше қасиеттер береді, мысалы:

• Табиғи графит:Жерден өндірілген, табиғи графиттің құрамына қарағанда аз реттелген құрылым барПиролитикалық графит, нәтижесінде төменжылужінеЭлектр өткізгіштік.
• Қарапайым графитнемесеЖасанды графит:Бұл әдетте шығарыладыкөміртегі қараБекітуші, содан кейін пісіріп, галдеттеледі. Оның изотропты құрылымы бар (қасиеттері барлық бағыттарда ұқсас)Пиролитикалық графит.
• Графен:Сол екі арадаПиролитикалық графитжинақталғанграфенҚабаттар, бір қабатграфенодан да ерекше қасиеттері бар. Алайда, үлкен, ақаусыз парақтарды шығаруграфенқиындық тудырады.

Осы екі материалдарды салыстыру,Пиролитикалық графитӨнімділік пен өндіру арасындағы тепе-теңдікті ұрады, бұл көптеген қосымшалар үшін практикалық таңдау жасайды. ТексеріңізЖоғары күшті графит блогыӨнім беті.

9. Пиролитикалық графитті қолданудың шектеулері мен қиындықтары қандай?

Көптеген артықшылықтарға қарамастан,Пиролитикалық графитКейбір шектеулер бар:

• Брятс:Бұл салыстырмалы түрде сынғыш және сынғыш болуы мүмкін, әсіресе жарылуға бейім болуы мүмкін.
• Құны:CVD-ді өндіру процесі қымбатқа түсуі мүмкінПиролитикалық графитграфиттің басқа түрлеріне қарағанда қымбатырақ.
• Аймақтық:Оны өңдеуге болатын кезде, оның анизотропты табиғаты нақты пішіндер мен төзімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді. Такристалданужінебіртектілі емесмұны әсер етуі мүмкін.
• Жоғары температурада тотығу:Инертті атмосферада тұрақты болса да,Пиролитикалық графиттотықтыра алады (оттегімен реакция)Жоғары температураауада, оны қорғаныс жабындарсыз кейбір жоғары температуралы қосымшаларда қолдануды шектейді. Төмен сақтау керек400 ° C.

10. Пиролитикалық графиттің болашағы: дамып келе жатқан қосымшалар мен зерттеулер.

Зерттеулер жаңа және қызықты қосымшаларды зерттеуді жалғастырудаПиролитикалық графит. Қызығушылық салаларына мыналар кіреді:

• Жетілдірілген термиялық басқару:Электрондық құрылғылар қысқарып, күшті бола бастағанда, одан да тиімді жылуды тарату шешімдері одан әрі тиімді дамуына әкеледіПиролитикалық графит-Бірілген материалдар.
• Қуатты сақтау:Сондай-ақЭлектр өткізгіштікжәне қабатты құрылым оны алдыңғы қатарлы батареяларда және суперкапякиттерде пайдалануға ықтимал үміткер етеді. Материал болып табыладыхимиялық инертті.
• Сенсорлар:Оның ерекше қасиеттері әр түрлі сенсорларда қолдануға арналған.
• Биомедициналық инженерия:Оның биологиялық тұрғыдан әрі қарайғы зерттеулер медициналық мақсаттағы бұйымдар мен импланттардағы жаңа қосымшаларға әкелуі мүмкін.
  * Молекулаларды зерттеуБетінің ғалымдары Хопс қолданады, ол әр түрлі зерттеуге болатын субстрат ретінде пайдаланадыХош иісті молекулалар. Хопс ұсынадыТаза бетіҚалғаннан кейін деауасы. Субстрат мүмкінМолекулаларды тұрақтандырыңыз ** және өткізгіш ұшақты қамтамасыз етіңіз.
• Наноқұрылым::наноқұрылымкөруге көріндіжартылай өткізумінез-құлық.

Кілт -сөздер: Пиролитикалық графит негіздері

• Пиролитикалық графитБұл графиттің ерекше нысаны, жоғары реттелген, қабатты құрылымы бар.
• Ол ерекше көрсетедіАнизотропия, жоғарыжылужінеЭлектр өткізгіштікЖазықтықтағы және ұшаққа перпендикулярлы қабаттардың жазықтығында.
• Ол химиялық бу арқылы шығарыладытұндыру (пиролиз), оның қасиеттерін бақылауға мүмкіндік беретін процесс.
• Негізгі қосымшаларға жылу таратушылар, крест, аэроғарыш компоненттері және микроскопияға арналған субстраттар жатады.
• Бұл құнды материалЭлектрондық құрылғыларжәне жылу менеджменті үшін жартылай өткізгіштер.
• Графиттің басқа түрлеріне қарағанда қымбатырақ болған кезде оның бірегей қасиеттері өтінімдерді талап етуде қолданады.
• Ағымдағы зерттеулер энергия сақтау, сенсорлар және биомедициналық инженерия саласындағы жаңа қосымшаларды зерттеу болып табылады.
• Бізді зерттеуді ұмытпаңызЖоғары тазалық 99,9% графит ұнтағыжінеЖоғары температураға төзімді графит ерігенӨнім беттері.
• Бізді ойлаңызЭлектродтық материалдарқажеттіліктері.
  Графиттің делодализацияланғанπ ЖүйеүстіненГрафен парақтарын құрайдыэлектрлік үшін жауап бередіӨткізгіштік және жылуТұрақтылық.
• Мұны түсіну маңыздыДелокализацияланған π-облигацияпарақтар арасындасатып алу туралы шешім қабылдау.