Glaskohlenstoff

Datei:Glassy carbon and a 1cm3 graphite cube HP68-79.jpg

Eine große Probe Glaskohlenstoff mit einer Masse von ca. 570 g, zum Größenvergleich mit einem 1-cm³-Graphit­würfel

Glaskohlenstoff, auch glasartiger Kohlenstoff genannt, ist ein synthetischer Werkstoff aus reinem Kohlenstoff, der glasartige keramische Eigenschaften mit denen des Graphits vereint. Glaskohlenstoff ist ein strukturell amorphes Allotrop des Kohlenstoffs, das durch die Präsenz planarer, zweidimensionaler Strukturelemente gekennzeichnet ist. Weiterhin sind in Glaskohlenstoff fast alle Kohlenstoff-Atome sp²-hybridisiert. Aufgrund dieser Strukturmerkmale und der weitgehenden Abwesenheit von nicht abgesättigten Bindungen ist Glaskohlenstoff nicht identisch mit amorphem Kohlenstoff.<ref name=":1">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:|: }}{{#if:|{{#if:Glass-like carbon|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Glass-like carbon}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Glass-like carbon}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Glass-like carbon}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:IUPAC Compendium of Chemical Terminology; 3rd edition; Onlineversion 3.0.1, 2019The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)2006{{#if: 2024-07-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

          | )
          | {{#if:{{#ifeq:en|de||{{#if:en|1}}}}| ; 
              | )}}}}}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}}}{{#if:https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639%7C{{#if:{{#invoke:URLutil%7CisResourceURL%7C1=https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639}}%7C%7C}}}}{{#if:Glass-like carbon|{{#if:{{#invoke:WLink|isValidLinktext|1=Glass-like carbon|lines=0}}||}}}}{{#if: IUPAC Compendium of Chemical Terminology; 3rd edition; Onlineversion 3.0.1, 2019| In: {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=IUPAC Compendium of Chemical Terminology; 3rd edition; Onlineversion 3.0.1, 2019}}}}{{#if: The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)| The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC){{#if: 2006|,|{{#if: 2024-07-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|;|,}}}}}}}}{{#if: 2006| {{#if:{{#invoke:DateTime|format|2006|noerror=1}}
            |{{#invoke:DateTime|format|2006|T._Monat JJJJ}}
            |{{#invoke:TemplUtl|failure|1=Fehler bei Vorlage:Internetquelle, datum=2006|class=Zitationswartung}} }}{{#if: |,|{{#if: 2024-07-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|;|,}}}}}}}}{{#if: | S. {{{seiten}}}{{#if: |,|{{#if: 2024-07-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|;|,}}}}}}}}{{#if: {{#invoke:TemplUtl|faculty|}}| {{#if:2006The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)|{{#if:|archiviert|ehemals}}|{{#if:|Archiviert|Ehemals}}}} {{#if:|vom|im}} Vorlage:Referrer{{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}| (nicht mehr online verfügbar)}}{{#if: | am {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}|{{{archiv-datum}}}{{#if:521563||}}}}}}{{#if: 2024-07-31|;}}}}{{#if: 2024-07-31| {{#if:2006The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC){{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|abgerufen|Abgerufen}} {{#switch: {{#invoke:Str|len| {{#invoke:DateTime|format| 2024-07-31 |ISO|noerror=1}} }}
       |4=im Jahr
       |7=im
       |10=am
       |#default={{#invoke:TemplUtl|failure|1=Fehler bei Vorlage:Internetquelle, abruf=2024-07-31|class=Zitationswartung}} }} {{#invoke:DateTime|format|2024-07-31|T._Monat JJJJ}}
    | {{#invoke:TemplUtl|failure|1=Vorlage:Internetquelle | abruf=2026-MM-TT ist Pflichtparameter}} }}{{#if:{{#ifeq:en|de||{{#if:en|1}}}}|{{#if:IUPAC Compendium of Chemical Terminology; 3rd edition; Onlineversion 3.0.1, 2019The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)2006{{#if: 2024-07-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}
       |  (
       | {{#if: | |  (}}
       }}{{#ifeq:{{#if:en|en|de}}|de||
          {{#invoke:Multilingual|format|en|slang=!|split=[%s,]+|shift=m|separator=, }}}}{{#if: |{{#ifeq:{{#if:en|en|de}}|de||, }}{{{kommentar}}}}})}}{{#if: 2006{{#if: 2024-07-31 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}} }}en|{{#if: |: {{
 #if: 
 | {{
     #ifeq: {{#if:{{#if: {{#invoke:templutl|faculty|}}|de-ch|de}}|{{#if: {{#invoke:templutl|faculty|}}|de-ch|de}}|de}} | de
     | Vorlage:Str trim
     | {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}
     }}
 | {{#ifeq: {{#if:{{#if: {{#invoke:templutl|faculty|}}|de-ch|de}}|{{#if: {{#invoke:templutl|faculty|}}|de-ch|de}}|de}} | de
     | „Vorlage:Str trim“
     | {{#invoke:Text|quote
         |1={{#if: 
              | {{#invoke:Vorlage:lang|flat}}
              | {{#invoke:Vorlage:lang|flat}} }}
         |2={{#if: {{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|de-CH|de}}
         |3=1}} }}

}}{{#if:

   |  ({{#if:  | :  }}{{#if:  | , deutsch: „“ }})
   | {{#if: 
       |  ({{#if:  | , deutsch: „“ }})
       | {{#if:  |  (deutsch: „“) }}
 }}

}}{{#if: {{{zitat}}}

   | {{#if: 
       | {{#if: {{{zitat}}}
           |  }} }}
   |  }}{{#if:  | {{#if: {{#invoke:Text|unstrip|{{{ref}}}}}
             | 
             | {{{ref}}} }}

}}|.{{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|{{#if:||{{#ifeq: | JaKeinHinweis |{{#switch:

   |0|=Vorlage:Toter Link/Core{{#if: https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639
       | {{#if:  | [1] }} (Seite {{#switch:|no|0|=|dauerhaft }}nicht mehr abrufbar{{#if:  | , festgestellt im {{#invoke:DateTime|format||F Y}} }}. Suche im Internet Archive ){{#if: 
           | {{#if: deadurlausgeblendet | | Vorlage:Toter Link/archivebot }}
         }}
       |   (Seite {{#switch:|no|0|=|#default=dauerhaft }}nicht mehr abrufbar{{#if:  | , festgestellt im {{#invoke:DateTime|format||F Y}} }}.)
     }}{{#switch: 
         |no|0|=
         |#default={{#if:  ||  }}
    }}{{#invoke:TemplatePar|check
         |opt      = inline= url= text= datum= date= archivebot= bot= botlauf= fix-attempted= checked=
         |cat      = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Toter Link
         |errNS    = 0
         |template = Vorlage:Toter Link
         |format   = 
         |preview  = 1
    }}{{#if: https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639
      | {{#if:{{#invoke:URLutil|isWebURL|https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639}}
          || {{#if:  ||  }} 
        }}
      | {{#if: 
           | {{#if:  ||  }}
           | {{#if:  ||  }}
        }}
    }}{{#if: 
       | {{#if:{{#invoke:DateTime|format||F Y|noerror=1}}
             || {{#if:  ||  }} 
         }}
    }}{{#switch: deadurl
         |checked|deadurl|= 
         |#default=  {{#if:  ||  }}
    }}|#default= https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Wikipedia:Defekte_Weblinks&dwl=https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639 Die nachstehende Seite ist {{#switch:|no|0|=|dauerhaft }}nicht mehr abrufbar]{{#if:  | , festgestellt im {{#invoke:DateTime|format||F Y}} }}. (Suche im Internet Archive. )  {{#if: 
            | {{#if: deadurlausgeblendet | | Vorlage:Toter Link/archivebot }}
         }}Vorlage:Toter Link/Core{{#switch: 
          |no|0|=
          |#default= {{#if:  ||  }}
        }}{{#invoke:TemplatePar|check
         |all      = inline= url=
         |opt      = datum= date= archivebot= bot= botlauf= fix-attempted= checked=
         |cat      = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Toter Link
         |errNS    = 0
         |template = Vorlage:Toter Link
         |format   = 
         |preview  = 1
       }}{{#if: https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639
       | {{#if:{{#invoke:URLutil|isWebURL|https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639}}
          || {{#if:  ||  }} 
        }}
    }}{{#if: 
         | {{#if:{{#invoke:DateTime|format||F Y|noerror=1}}
             || {{#if:  ||  }} 
           }}
    }}{{#switch: deadurl
         |checked|deadurl|= 
         |#default=  {{#if:  ||  }}
    }}[https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639 }}|{{#switch: 
   |0|=Vorlage:Toter Link/Core{{#if: https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639
       | {{#if:  | [2] }} (Seite {{#switch:|no|0|=|dauerhaft }}nicht mehr abrufbar{{#if:  | , festgestellt im {{#invoke:DateTime|format||F Y}} }}. Suche im Internet Archive ){{#if: 
           | {{#if:  | | Vorlage:Toter Link/archivebot }}
         }}
       |   (Seite {{#switch:|no|0|=|#default=dauerhaft }}nicht mehr abrufbar{{#if:  | , festgestellt im {{#invoke:DateTime|format||F Y}} }}.)
     }}{{#switch: 
         |no|0|=
         |#default={{#if:  ||  }}
    }}{{#invoke:TemplatePar|check
         |opt      = inline= url= text= datum= date= archivebot= bot= botlauf= fix-attempted= checked=
         |cat      = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Toter Link
         |errNS    = 0
         |template = Vorlage:Toter Link
         |format   = 
         |preview  = 1
    }}{{#if: https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639
      | {{#if:{{#invoke:URLutil|isWebURL|https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639}}
          || {{#if:  ||  }} 
        }}
      | {{#if: 
           | {{#if:  ||  }}
           | {{#if:  ||  }}
        }}
    }}{{#if: 
       | {{#if:{{#invoke:DateTime|format||F Y|noerror=1}}
             || {{#if:  ||  }} 
         }}
    }}{{#switch: 
         |checked|deadurl|= 
         |#default=  {{#if:  ||  }}
    }}|#default= https://wiki-de.moshellshocker.dns64.de/index.php?title=Wikipedia:Defekte_Weblinks&dwl=https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639 Die nachstehende Seite ist {{#switch:|no|0|=|dauerhaft }}nicht mehr abrufbar]{{#if:  | , festgestellt im {{#invoke:DateTime|format||F Y}} }}. (Suche im Internet Archive. )  {{#if: 
            | {{#if:  | | Vorlage:Toter Link/archivebot }}
         }}Vorlage:Toter Link/Core{{#switch: 
          |no|0|=
          |#default= {{#if:  ||  }}
        }}{{#invoke:TemplatePar|check
         |all      = inline= url=
         |opt      = datum= date= archivebot= bot= botlauf= fix-attempted= checked=
         |cat      = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Toter Link
         |errNS    = 0
         |template = Vorlage:Toter Link
         |format   = 
         |preview  = 1
       }}{{#if: https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639
       | {{#if:{{#invoke:URLutil|isWebURL|https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639}}
          || {{#if:  ||  }} 
        }}
    }}{{#if: 
         | {{#if:{{#invoke:DateTime|format||F Y|noerror=1}}
             || {{#if:  ||  }} 
           }}
    }}{{#switch: 
         |checked|deadurl|= 
         |#default=  {{#if:  ||  }}
    }}[https://goldbook.iupac.org/terms/view/G02639 }} }}}}}}}}}}{{#if:|
        {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivBot|stamp={{{archiv-bot}}}|text={{#if:|Vorlage:Webarchiv/archiv-bot}}

}}}} {{#invoke:TemplatePar|check |all= url= titel= |opt= autor= hrsg= format= sprache= titelerg= werk= seiten= datum= abruf= zugriff= abruf-verborgen= archiv-url= archiv-datum= archiv-bot= kommentar= zitat= AT= CH= offline= |cat= {{#ifeq: 0 | 0 | Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Internetquelle}} |template= Vorlage:Internetquelle |format=0 |preview=1 }}</ref><ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Die International Union of Pure and Applied Chemistry empfiehlt die Verwendung der Bezeichnung glass-like carbon ("glasartiger Kohlenstoff").<ref name=":1" />

Eigenschaften

Datei:Glassycmorp.jpg

Modell der Mikrostruktur von Glaskohlenstoff.

Datei:Glassyctemrp.jpg

TEM-Aufnahme von Glaskohlenstoff.

Glaskohlenstoff besitzt eine Hochtemperaturbeständigkeit unter Schutzgas oder im Vakuum bis über 3000 °C, extreme Korrosionsbeständigkeit, Flüssigkeits- und Gasdichtigkeit (He-Permeabilität 10⁻⁹ bis 10⁻¹¹ cm²/s), keine Benetzung durch Schmelzen, hohe Härte (HV 250–350) und Festigkeit (Biegefestigkeit um 250 MPa, Steifigkeit um 35 GPa), geringe Dichte (1,4–1,5 g/cm³), hohe Oberflächengüte, geringe thermische Ausdehnung (um 2,5×10⁻⁶ 1/K zwischen 20 und 2000 °C), extreme Thermoschockbeständigkeit, moderate thermische (4–6 W/(K·m) bei 20 °C) und elektrische Leitfähigkeit (2×10⁴ 1/(Ω·m)), Isotropie der physikalischen und chemischen Eigenschaften und gute Biokompatibilität. Elektronisch zählt Glaskohlenstoff zu den Halbleitern mit kleiner Energiebandlücke.

Glaskohlenstoff wird durch Hochtemperatur-Pyrolyse von Hartem Kohlenstoff hergestellt, der zunächst eine defektreichere und offenzelligere Porosität aufweist. Der mikrostrukturelle Übergang von Hartem Kohlenstoff zu Glaskohlenstoff erfolgt graduell je nach Pyrolysetemperatur und -dauer. Die sp²-hybridisierten Kohlenstoffatome sind wie bei Graphit in Basalebenen mit hexagonaler Symmetrie angeordnet. Die TEM-Aufnahme zeigt die kugelförmigen Strukturen, die kleine Poren von etwa 1 nm Durchmesser einschließen. Im Bild sind nur die Basalebenen zu sehen, die in Richtung des Elektronenstrahls orientiert sind.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref><ref name=":0">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Das Modell veranschaulicht die Mikrostruktur von Glaskohlenstoff. Die Stege bestehen aus Graphitkristalliten mit einer Schichtdicke von 4 bis 10 Basalebenen. Anders als bei Aktivkohle sind die Poren nicht untereinander verbunden, was die geringe Permeabilität erklärt. Die Größenverteilung der geschlossenen Poren ist sehr eng. Sie liegt, je nach Herstellung, um 1–5 nm. Makroskopisch erscheint Glaskohlenstoff isotrop. Das Modell erklärt die geringe Dichte gegenüber Graphit, die hohe Härte und Festigkeit und die Isotropie der Werkstoffparameter.<ref name=":0" />

Eine mechanische Bearbeitung ist aufgrund der hohen Härte nur mit Diamantwerkzeugen möglich. Alternative Bearbeitungsverfahren sind Funkenerosion (EDM), Wasserstrahlschneiden oder Laserschneiden.

Verwendung

Glaskohlenstoff wird aufgrund seiner guten elektrischen Leitfähigkeit und chemischen Stabilität als Elektrodenmaterial für die elektrochemische Anwendung eingesetzt. Mithilfe von Poliermitteln auf Basis von Diamant- oder Korundpartikeln lässt sich die Oberfläche leicht erneuern, was eine Wiederverwendbarkeit des Materials erlaubt.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Siehe auch

• Schaumglas
• Graphit
• Graphen
• Diamant

Weblinks

Datei:Commons-logo.svg

[{{canonicalurl:Commons:Category:{{#if:Glassy carbon|Glassy carbon|Glaskohlenstoff}}|uselang=de}} Commons: {{#if:Glaskohlenstoff|Glaskohlenstoff|{{#if:Glassy carbon|Glassy carbon|{{#invoke:WLink|getArticleBase}}}}}}]{{#switch:1

|X|x= |0|-= |S|s= – Sammlung von Bildern |1|= – Sammlung von Bildern{{#if:

    | {{#switch: {{#invoke:TemplUtl|faculty|1}}/{{#invoke:TemplUtl|faculty|1}}
        |1/=  und Videos
        |1/1=, Videos und Audiodateien
        |/1=  und Audiodateien}}
    | , Videos und Audiodateien
  }}

|#default= – }}{{#if: Glassy carbon

   | {{#ifeq: {{#invoke:Str|left|glassy carbon|9}} 
       | category: 

| }}}}

• Peter Harris, Fullerene-related structure of commercial glassy carbons (engl.; PDF; 1,5 MB)

Einzelnachweise

<references />