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玻璃碳

类似玻璃的碳结构材料

玻璃碳是在惰性气氛中，将糠醇树脂或酚醛树脂逐步加热到1200℃以上碳化形成的一种新型碳，因其外形像玻璃一样光亮，故称玻璃碳，简称玻碳。

材料简介
玻璃碳是一种完全由sp2杂化原子组成的非晶碳，具有类石墨或者类富勒烯结构，具有良好的导电性、高的热稳定性、极端化学惰性、高的孔隙率，以及不透水、不透气性。
玻璃碳具有气密性和导电性好、热胀系数小、质地坚硬和易于抛光成镜面、化学惰性、具有较高的氢超电位等特点，因此适用于做电化学和电分析用的工作电极材料。
制备过程
玻璃碳是一种由碳原子构成的非晶态碳材料，具有许多优异的物理及化学性能，如耐高温、耐腐蚀、抗渗透等。制备玻璃碳的主要原料为富碳聚合物，如酚醛树脂、糠醇树脂等。这些聚合物在受热后经复杂的降解而制得玻璃碳。
主要特点
玻璃状碳的特点是高硬度和不透气性，其基本结构是微晶尺寸极小的乱层结构，微细组织为非取向。玻璃碳的端口形貌和结构特征类似玻璃，与玻璃兼有不透气性、低比表面积和各项同性等特性。不同的是，玻璃碳不透明而呈黑色。
玻璃碳具有炭素材料共同的特性，如高耐热性、导电性、耐腐蚀性及高导热系数等。但也不像一般炭素材料一接触就粘上黑色碳粉，可以进行镜面抛光。玻璃碳的耐氧化性能比其他炭素材料高，例如，在几乎不受浓硫酸和浓硝酸的侵蚀，在空气中的氧化失重也低。
此外，玻璃碳还具有较高强度、硬度及弹性模量，能用于制造高速打字机字轮和制作唱片。
相关研究
玻璃碳电极
玻璃碳电极是一种用玻璃碳制作的电极。电极的形式有棒状、圆盘、旋转圆盘、旋转环盘电极等。玻璃碳电极适用的电位范围较宽，既可以在负电位区研究无机物，也可以研究多在正电位区发生的有机物的氧化还原反应。用它作基体，还可以制备汞膜玻碳电极和化学修饰电极。电极在使用前要进行表面抛光、化学处理和电化学处理。
改性酚醛树脂碳化制备玻璃碳的研究
玻璃碳是七十年代初开发出来的一种新型碳材料，其突出性能表现在不透性，高耐化学腐蚀性，良好的导热性，耐摩擦性，纯度高，无沾染和良好的生物相容性，因而越来越多地应用于电化学分析、半导体工业、冶金工业、化学工业及医学研究等领域。
高分子预聚物，包括酚醛树脂、呋喃树脂、聚酰亚胺等除了浸渍碳素制品，增强增密 C/C 复合材料外，树脂本体可经低温固化成型后，再在无氧介质中进行 1000℃～3000℃左右的碳化处理，得到玻璃碳。
有学者探索以一新型改性酚醛树脂为原料制备玻璃碳的工艺。研究了固化、碳化工艺条件与产品性能的关系。所用改性酚醛树脂具有室温下粘度低，高温固化时小分子易逸出；快速升温固化、碳化后得到的产品气孔较少等特点。
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