The invention discloses a preparation method of a novel glass carbon, which belongs to the field of inorganic non-metallic materials. The invention mainly uses ordinary glass carbon as raw material and uses domestic CS 1B type hexahedral top press to carry out high pressure experiment. A new type of glass-carbon material with excellent mechanical properties was obtained by adjusting the relationship among pressure, temperature and holding time under the experimental conditions of pressure 1 6 GPa, temperature 25 2000 C and holding time 15 120 minutes. The product has better mechanical properties, compressive strength can reach 2.5 GPa, hardness can reach 10 GPa, about twice that of ordinary glass carbon, and indentation elastic recovery rate can reach 86 90%. The novel glass-carbon material prepared by the invention has the advantages of cheap raw materials, simple preparation process, large-scale production, and considerable application prospect in all common glass-carbon application fields at present.
【技术实现步骤摘要】
一种新型玻璃碳的制备方法
本专利技术属于无机非金属材料领域,涉及一种以普通玻璃碳为原材料,在高温高压条件下制备高性能新型玻璃碳的方法。
技术介绍
碳具有多种同素异形体,每一种同素异形体的出现都极大地促进了科技发展及社会进步。这些同素异形体通常以亚稳态存在,例如金刚石、富勒烯、碳纳米管、石墨烯等都属于亚稳材料,其中富勒烯和石墨烯的发现者分别获得了1996年诺贝尔化学奖和2010年诺贝尔物理学奖。碳的多种同素异形体现象源于其sp、sp2和sp3三种杂化方式。不同的杂化方式往往表现出截然不同的物理和化学性质。具有两种或两种以上杂化方式的碳构型可望发挥不同杂化方式的特性,形成具有奇异功能组合的碳材料。玻璃碳(Glassycarbon)是一种典型的无序sp2碳,主要制备方法是在惰性气体或真空环境中焙烧酚醛树脂获得,主要由无序的多层石墨烯片段等构成。与其他常见的sp2碳(石墨、富勒烯和碳纳米管)不同,玻璃碳的独特之处在于结构的无序性,从而具有均匀物理性质,使其成为一种被广泛应用的碳材料。玻璃碳具有高强度、低密度、良好的导电性、真空高温稳定性以及耐化学腐蚀等特点,这些属性使玻璃碳应用于众多领域,包括电极材料、耐腐蚀材料,特别适用于制作航天材料以及核保护材料等,在国防、航空航天、核能等领域正日益显示出其广阔的发展应用前景。力学性能则是玻璃碳被广泛应用的基础,因此,如何进一步提高玻璃碳的力学性能是目前科学家和企业家们最关心的问题之一。为了提高玻璃碳的力学性能,人们进行了大量的尝试,包括选择不同的有机前驱体和改变合成工艺,但收效甚微。美国斯坦福大学的WendyL.Mao教授在 ...
【技术保护点】
1.一种新型玻璃碳的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:(1)将玻璃碳块体加工成预定尺寸圆柱状预制坯体;(2)将步骤(1)中的预制坯体放入氮化硼坩埚中,随后装入石墨管加热体中,然后再一起封装进叶蜡石合成腔体中制成组装块,将组装块进行干燥;(3)将步骤(2)中干燥后的组装块进行冷却操作,随后进行高温高压操作:合成压力1‑6GPa、温度25‑2000℃,保温15‑120分钟;然后再次冷却操作后执行卸压操作;(4)取出组装块,得到完整的黑色不透明的新型玻璃碳块体。
【技术特征摘要】
1.一种新型玻璃碳的制备方法,其特征在于,其包括如下步骤:(1)将玻璃碳块体加工成预定尺寸圆柱状预制坯体;(2)将步骤(1)中的预制坯体放入氮化硼坩埚中,随后装入石墨管加热体中,然后再一起封装进叶蜡石合成腔体中制成组装块,将组装块进行干燥;(3)将步骤(2)中干燥后的组装块进行冷却操作,随后进行高温高压操作:合成压力1-6GPa、温度25-2000℃,保温15-120分钟;然后再次冷却操作后执行卸压操作;(4)取出组装块,得到完整的黑色不透明的新型玻璃碳块体。2.根据权利要求1所述的一种新型玻璃碳的制备方法,其特征在于,步骤(2)中的干燥操作温度为180℃。3.根据权利要求1或2所...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵智胜,胡盟,张洋,刘兵,罗坤,何巨龙,于栋利,徐波,田永君,
申请(专利权)人:燕山大学,
类型:发明
国别省市:河北,13
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