玻璃碳

20世纪50年代中期，材料科学家和金刚石技术专家伯纳德·雷德芬(Bernard Redfern)首次在英国曼彻斯特碳化硅公司的实验室中观察到玻璃碳。他注意到，Sellotape 他过去将陶瓷(火箭喷嘴)样品保存在熔炉中，在惰性气氛中烧制后保持了某种结构特征。 他寻找一种聚合物基质来反映金刚石结构，并发现了一种甲阶酚醛树脂，经过特殊制备，该树脂可以在没有催化剂的情况下凝固。用这种酚醛树脂生产坩埚。坩埚被分发给英国原子能机构哈韦尔(UKAEA Harwell)等组织。

伯纳德·雷德芬离开了碳化硅公司，该公司正式放弃了对玻璃碳发明的所有兴趣。在工作时普莱西公司雷德芬在英国托斯特(英国)的一所废弃的教堂里接受了一个玻璃碳坩埚，用于复制UKAEA的样品。他认为这是他在碳化前刻在未固化前体上的标记制成的。(镌成品几乎不可能。普莱西公司首先在英国利奇堡一家以前用于制造布莱尔管道的工厂建立了实验室，然后在英国布莱克斯利附近的卡斯维尔建立了永久设施。卡斯韦尔成为普莱西研究中心，然后成为艾伦·克拉克研究中心。玻璃碳作为既成事实到达普莱西有限公司。雷德芬被任命为实验室助理J.C .刘易斯，负责玻璃碳的生产。F.C .考尔德后来被分配到雷德芬的部门，担任实验室管理员。考尔德是一名管理人员，以前与硅烷有一些联系(硅烷美国专利受让人3，155，621，1964年11月3日)。他和刘易斯以前都没有与玻璃碳有任何联系。 伯纳德·雷德芬对玻璃碳/玻碳的发明和生产的贡献得到了他早期文章的合著者的认可。^[2]但是在考尔德和刘易斯后来的出版物中，对雷德芬的引用并不明显。^[3]原始坩埚舟、厚段棒和前体样品已经存在。

雷德芬的英国专利申请于1960年1月11日提交，伯纳德·雷德芬是美国专利US3109712A的作者，该专利于1963年11月5日授予，优先权日期为1960年1月11日，申请日为1961年1月9日。^[4]这是在英国专利被撤销后发生的。 玻璃碳在1987年5月26日的美国专利4，668，496中没有提及这种现有技术。雷德芬的儿子向该产品提交了专利“碳质材料的主体和形状及其生产工艺”和“玻璃碳”的名称。

玻璃碳/玻碳正在被研究用于热核爆炸系统的组件，至少一些围绕该材料的专利在20世纪60年代被撤销(为了国家安全)。

大部分前体材料被制成铸件、模制品或加工成预定形状。制造了大型坩埚和其他形式的坩埚。碳化分两个阶段进行。在此过程中收缩相当大(48.8%)，但绝对均匀且可预测。螺母和螺栓可以制成聚合物，单独加工，随后形成完美的配合。

最初的一些超纯砷化镓样品在这些坩埚中进行区域精炼。(玻璃碳极其纯净，对GaAs没有反应)。

掺杂/不纯玻碳表现出半导体现象。

制造一碳化铀夹杂物(在实验规模上使用U238碳化物)。

2011年10月11日，由斯坦福大学的温迪·毛和她的研究生林玉领导的卡内基地球物理实验室进行的研究描述了一种在高压下形成的玻璃碳的新形式，其硬度等于金刚石，是一种类金刚石碳。不像钻石，然而它的结构是无定形碳所以它的硬度可能是各向同性的。研究正在进行中。^[5]

玻璃碳的结构长期以来一直是一个有争议的话题。早期的结构模型假设两者都sp²-和sp³-粘合原子存在，但现在已知玻璃碳是100%氏体²。最近的研究表明玻璃碳具有富勒烯相关结构。^[6]

请注意，玻璃碳不应与无定形碳混淆。IUPAC的观点是:“玻璃样碳不能被描述为无定形碳，因为它由二维结构元素组成，不表现出‘悬挂’键。”^[7]

它展示了一个贝壳状断口。

水溶液中的玻碳电极被认为是水合氢离子还原的惰性电极:^[7]

        与25℃时的 NHE 相比

铂的可比反应:

        对抗25℃的NHE

2.1 V的差异归因于铂稳定共价铂氢键的性质。^[7]

性能包括耐高温、硬度(20℃下230维氏硬度)、低密度、低电阻和高耐腐蚀性。^[8]

由于其特定的表面取向，玻璃碳被用作制造传感器的电极材料。玻碳糊、玻碳、碳糊等。修饰后的电极称为化学修饰电极。 玻璃碳和碳/碳纤维复合材料用于牙科植入物和心脏瓣膜，因为 它们的生物相容性、稳定性和简单的制造技术。