El carbón viene en muchas formas y no hay otro elemento que pueda tomar tantas apariencias y propiedades y morfologías diferentes. Todos estamos familiarizados con muchos polímeros sintéticos, por ejemplo "nylon", que se puede encontrar como hilo en un suéter, como hilo en la cuerda de una llanta, como una parte moldeada o incluso como película extruída. Estamos familiarizados con el carbón como diamante y el carbón como grafito, de nuevo, dos formas con propiedades radicalmente diferentes.
El carbón puede también ser preparado en estado vidrioso, llamado algunas veces el estado vítreo. Los productos de carbón vidriado ofrecidos por SPI Supplies, contienen carbón que en esta forma es completamente amorfo y no muestra señales de cristalinidad alguna; mediante difracción de rayos x, solamente se ve un "halo amorfo". Cuando se fractura el carbón vidriado de SPI Supplies, muestra la cara de fractura que es característica del material vidriado. Se cuestiona si
el carbón vidriado tiene una gama de propiedades y aplicaciones que lo hagan un material verdaderamente nuevo y atractivo para las aplicaciones de investigación y producción.
Desde nuestra perspectiva, el carbón vidrioso ofrecido por SPI Supplies, presenta propiedades que son casi tan dramáticamente diferentes como las propiedades del grafito y el diamante. En verdad el carbón vidrioso ofrecido por SPI Supplies es un tipo único de material con propiedades muy inusuales.
Desde un punto de vista analítico, el grafito proporciona picos fuertes de difracción de rayos x, indicando un alto grado de "orden" y un alto nivel de cristalinidad determinada por difracción de rayos x. Pero la marca SPI Supplies de carbón vidrioso no presenta picos de difracción y solamente presenta un halo amorfo.
La mayoría de los grafitos (excluyendo
HOPG y grafito
pirolítico) presentan una porosidad considerable en tanto que la marca SPI Supplies de carbón vidrioso es bastante densa, ciertamente mucho más que el grafito. Esto podría parecer una contradicción, pero cuando se observa la densidad del carbón vidrios en comparación con la densidad teórica del cristal de grafito, su densidad es menor, específicamente ~ 1.5 vs. 2.25. pero dado que el grafito tiene normalmente una porosidad considerable, la densidad ~ 1.5 es mayor que la del grafito típico (excluyendo HOPG y grafito pirolítico). Como consecuencia de esta alta densidad y la falta de porosidad que infesta el grafito ordinario, el carbón vidrioso de SPI Supplies puede ser pulido hasta un acabado espejo. En realidad toma la apariencia de "vidrio negro".
Otra propiedad importante de la marca SPI Supplies de carbón vidrioso es la buena conductividad térmica, que le imparte un elevado nivel de resistencia al choque térmico (haciendo posible su aplicación para crisoles).
Teóricamente, el carbón vidrioso debería comportarse como cualquier otra forma de carbón, tal como el grafito, pero de hecho es mucho menos reactivo debido a la mayor densidad relativa al grafito, normalmente más poroso. Su resistencia es más parecida a HOPG y al grafito pirolítico de alta densidad. Al mismo tiempo que hay varias razones para ello, la principal razón para la impresionante resistencia química, es una consecuencia de la estructura desordenada y por lo tanto la incapacidad para formar compuestos de intercalado. Esto conduce a la elevada resistencia a la corrosión por agentes y pastas alcalinos. SPI Supplies ofrece cuatro grados diferentes de carbón vidrioso, siendo su densidad la mayor diferencia entre ellos. A mayor "tasa" de temperatura, mayor densidad, y dado que requiere de un tratamiento más largo a altas temperaturas durante la producción, los costos de energía son considerablemente más elevados y esa es una de las razones de los precios marcadamente mayores para el material de más alta densidad. Y debido a la alta pureza, el carbón vidrioso es atractivo par aplicaciones en análisis químico y tecnología de materiales semiconductores y ultra puros. El carbón vidrioso no presenta efectos de memoria y por tanto es aplicable para análisis de ultra rastro.
Dependiendo del grado, el material puede elevarse hasta 2500°C sin ningún desvitrificado significativo. Sin embargo, arriba de esa temperatura, se presentará alguna desvitrificación, y habrá una formación de núcleos y crecimiento de una fase de grafito. Recuerde que a mayor densidad, esta transición ocurrirá a una temperatura mayor.
Advierta: que los productos de carbón vidriado de SPI Glas, pueden ser calentados al aire, dependiendo del grado seleccionado, hasta 600°C sin sufrir reacción alguna, pero arriba de esta temperatura, cualquier calentamiento debe hacerse ya sea estrictamente al vacío o en un ambiente inerte, como argón. Si no se usa el vacío para temperaturas más elevadas, habrá una reacción y la formación de CO y CO
2. Se presentará un tipo de reacción similar arriba de 600°C con agua o vapor de agua, ocasionando la evolución de CO y H
2.
En general, el producto estándar presenta una superficie "tal como se produce" y no ha sido, hasta ese momento sujeto a ningún pulido de tipo metalúrgico. A solicitud, por un costo adicional, podemos ofrecer superficies altamente pulidas. Creemos que, en general, nuestros clientes pueden hacer esta operación final de acabado con una mucho mayor efectividad en costo que nosotros, dado que pueden saber justo qué tanto tiene que realizarse el pulido para su propia aplicación particular.
SPI Supplies puede aprovechar sus capacidades para producir formas a la medida para los clientes. Recuerde que el carbón vidriado es "crecido en sustrato", esto es, crece desde una superficie y hay límites en cuanto al grueso que puede hacerse una pieza y retener aún la alta calidad del producto de SPI Supplies. Actualmente el máximo espesor es ~ 2.8 mm, y conforme se nos pide llegar cada vez más cerca a ese límite superior, el costo tiende a aumentar significativamente, debido a una disminución del rendimiento. Los mejores rendimientos son posibles a 2 mm ó menos. Sólo recuerde que la
producción de carbón vidrioso es un proceso extremadamente caro y de larga realización efectuada en un periodo de 3-4 meses. Para artículos de producción especial, se tiene que estar preparado par tener mucha
paciencia......
SPI Supplies ofrece su carbón vidrioso en cuatro grados diferentes, cada uno
con su propio conjunto de propiedades y que se basan en la temperatura final del tratamiento térmico del carbón vidrioso:
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