ग्लास कार्बन के अद्वितीय गुणों और अनुप्रयोगों का अन्वेषण करें

कार्बन प्रकृति में सबसे आम तत्वों में से एक है, जो पृथ्वी पर पाए जाने वाले लगभग सभी पदार्थों के गुणों को समाहित करता है। यह विशेषताओं की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करता है, जैसे अलग-अलग कठोरता और कोमलता, इन्सुलेशन-अर्धचालक-सुपरकंडक्टर व्यवहार, गर्मी इन्सुलेशन-सुपरकंडक्टिविटी, और प्रकाश अवशोषण-पूर्ण पारदर्शिता। इनमें से, sp2 संकरण वाली सामग्रियां कार्बन सामग्री परिवार के मुख्य सदस्य हैं, जिनमें ग्रेफाइट, कार्बन नैनोट्यूब, ग्राफीन, फुलरीन और अनाकार ग्लासी कार्बन शामिल हैं।

ग्रेफाइट और ग्लासी कार्बन के नमूने

जबकि पिछली सामग्रियाँ सर्वविदित हैं, आइए आज ग्लासी कार्बन पर ध्यान केंद्रित करें। ग्लासी कार्बन, जिसे ग्लासी कार्बन या विटेरस कार्बन के रूप में भी जाना जाता है, ग्लास और सिरेमिक के गुणों को एक गैर-ग्रेफाइटिक कार्बन सामग्री में जोड़ता है। क्रिस्टलीय ग्रेफाइट के विपरीत, यह एक अनाकार कार्बन सामग्री है जो लगभग 100% sp2-संकरित है। ग्लासी कार्बन को अक्रिय गैस वातावरण के तहत पूर्ववर्ती कार्बनिक यौगिकों, जैसे कि फेनोलिक रेजिन या फरफ्यूरिल अल्कोहल रेजिन, के उच्च तापमान वाले सिंटरिंग द्वारा संश्लेषित किया जाता है। इसकी काली उपस्थिति और चिकनी कांच जैसी सतह के कारण इसे "ग्लासी कार्बन" नाम मिला।

1962 में वैज्ञानिकों द्वारा इसके पहले संश्लेषण के बाद से, ग्लासी कार्बन की संरचना और गुणों का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है और यह कार्बन सामग्री के क्षेत्र में एक गर्म विषय बना हुआ है। ग्लासी कार्बन को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: टाइप I और टाइप II ग्लासी कार्बन। टाइप I ग्लासी कार्बन को 2000 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर कार्बनिक पूर्ववर्तियों से सिंटर किया जाता है और इसमें मुख्य रूप से यादृच्छिक रूप से उन्मुख घुमावदार ग्राफीन टुकड़े होते हैं। दूसरी ओर, टाइप II ग्लासी कार्बन, उच्च तापमान (~ 2500 डिग्री सेल्सियस) पर पाप किया जाता है और स्व-इकट्ठे फुलरीन जैसी गोलाकार संरचनाओं का एक अनाकार बहुस्तरीय त्रि-आयामी मैट्रिक्स बनाता है (जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है)।

ग्लासी कार्बन संरचना प्रतिनिधित्व (बाएं) और उच्च-रिज़ॉल्यूशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवि (दाएं)

हाल के शोध में पाया गया है कि टाइप II ग्लासी कार्बन टाइप I की तुलना में अधिक संपीड़ितता प्रदर्शित करता है, जिसका श्रेय इसकी स्व-इकट्ठी फुलरीन जैसी गोलाकार संरचनाओं को दिया जाता है। मामूली ज्यामितीय अंतरों के बावजूद, टाइप I और टाइप II ग्लासी कार्बन मैट्रिस दोनों अनिवार्य रूप से अव्यवस्थित घुमावदार ग्राफीन से बने होते हैं।

ग्लासी कार्बन के अनुप्रयोग

ग्लासी कार्बन में कम घनत्व, उच्च कठोरता, उच्च शक्ति, गैसों और तरल पदार्थों के लिए उच्च अभेद्यता, उच्च तापीय और रासायनिक स्थिरता सहित कई उत्कृष्ट गुण होते हैं, जो इसे विनिर्माण, रसायन विज्ञान और इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे उद्योगों में व्यापक रूप से लागू करते हैं।

01 उच्च तापमान अनुप्रयोग

ग्लासी कार्बन अक्रिय गैस या निर्वात वातावरण में उच्च तापमान प्रतिरोध प्रदर्शित करता है, 3000 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान को सहन करता है। अन्य सिरेमिक और धातु उच्च तापमान वाली सामग्रियों के विपरीत, ग्लासी कार्बन की ताकत तापमान के साथ बढ़ती है और भंगुर हुए बिना 2700K तक पहुंच सकती है। इसमें कम द्रव्यमान, कम गर्मी अवशोषण और कम तापीय विस्तार होता है, जो इसे थर्मोकपल सुरक्षा ट्यूब, लोडिंग सिस्टम और भट्ठी घटकों सहित विभिन्न उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है।

02 रासायनिक अनुप्रयोग

अपने उच्च संक्षारण प्रतिरोध के कारण, ग्लासी कार्बन का रासायनिक विश्लेषण में व्यापक उपयोग होता है। ग्लासी कार्बन से बने उपकरण प्लैटिनम, सोना, अन्य संक्षारण प्रतिरोधी धातुओं, विशेष सिरेमिक या फ्लोरोप्लास्टिक्स से बने पारंपरिक प्रयोगशाला उपकरणों पर लाभ प्रदान करते हैं। इन फायदों में सभी गीले डीकंपोज़िंग एजेंटों का प्रतिरोध, कोई स्मृति प्रभाव (तत्वों का अनियंत्रित सोखना और विशोषण), विश्लेषण किए गए नमूनों का कोई संदूषण नहीं, एसिड और क्षारीय पिघलने का प्रतिरोध, और एक गैर-छिद्रपूर्ण कांच की सतह शामिल है।

03 दंत प्रौद्योगिकी

ग्लासी कार्बन क्रूसिबल का उपयोग आमतौर पर कीमती धातुओं और टाइटेनियम मिश्र धातुओं को पिघलाने के लिए दंत प्रौद्योगिकी में किया जाता है। वे उच्च तापीय चालकता, ग्रेफाइट क्रूसिबल की तुलना में लंबा जीवनकाल, पिघली हुई कीमती धातुओं का कोई आसंजन नहीं, थर्मल शॉक प्रतिरोध, सभी कीमती धातुओं और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए प्रयोज्यता, इंडक्शन कास्टिंग सेंट्रीफ्यूज में उपयोग, पिघली हुई धातुओं पर सुरक्षात्मक वातावरण का निर्माण जैसे लाभ प्रदान करते हैं। और फ्लक्स की आवश्यकता को समाप्त करना।

ग्लासी कार्बन क्रूसिबल का उपयोग हीटिंग और पिघलने के समय को कम करता है और पिघलने वाली इकाई के हीटिंग कॉइल को पारंपरिक सिरेमिक कंटेनरों की तुलना में कम तापमान पर संचालित करने की अनुमति देता है, जिससे प्रत्येक कास्टिंग के लिए आवश्यक समय कम हो जाता है और क्रूसिबल का जीवनकाल बढ़ जाता है। इसके अलावा, इसकी गैर-वेटेबिलिटी भौतिक हानि की चिंताओं को समाप्त करती है।

04 सेमीकंडक्टर अनुप्रयोग

ग्लासी कार्बन, अपनी उच्च शुद्धता, असाधारण संक्षारण प्रतिरोध, कण उत्पादन की अनुपस्थिति, चालकता और अच्छे यांत्रिक गुणों के साथ, अर्धचालक उत्पादन के लिए एक आदर्श सामग्री है। ग्लासी कार्बन से बने क्रूसिबल और नावों का उपयोग ब्रिजमैन या सीज़ोक्रालस्की विधियों का उपयोग करके अर्धचालक घटकों के ज़ोन पिघलने, गैलियम आर्सेनाइड के संश्लेषण और एकल क्रिस्टल विकास के लिए किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, ग्लासी कार्बन आयन इम्प्लांटेशन सिस्टम में घटकों और प्लाज्मा नक़्क़ाशी सिस्टम में इलेक्ट्रोड के रूप में काम कर सकता है। इसकी उच्च एक्स-रे पारदर्शिता ग्लासी कार्बन चिप्स को एक्स-रे मास्क सब्सट्रेट के लिए भी उपयुक्त बनाती है।

निष्कर्ष में, ग्लासी कार्बन असाधारण गुण प्रदान करता है जिसमें उच्च तापमान प्रतिरोध, रासायनिक जड़ता और उत्कृष्ट यांत्रिक प्रदर्शन शामिल हैं, जो इसे विभिन्न उद्योगों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाता है।

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