Glassy carbon manufacture using rapid photonic curing
Glassy carbon manufacture using rapid photonic curing
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使用快速光子固化制造玻碳
DOI：
10.1007/s10853-021-06648-w
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发表时间：
2022
影响因子：
4.5
通讯作者：
De Boode B
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
De Boode B
光子固化是一种快速制备玻璃碳涂层的方法，可将传统热加工的加工时间从~ 20 h减少到~ 1 min。采用涂覆在钢箔上的热固性聚合物树脂作为前驱体，将其置于氮气净化容器中，并暴露在高能光下（每脉冲约27 J/cm2，最多可达20个脉冲）。对比样品在800°C下使用传统的氮气吹扫热路线生产。对于光子和传统生产的涂层，拉曼光谱和初级峰XPS数据显示sp2键合碳，表明大块玻璃碳。这种转变随着脉冲数量的增加而发展，因此转移到涂层的能量也在增加。所生产的涂层具有弹性，高度光滑，没有表面缺陷的证据。XPS分析表明，与热固化碳相比，光子固化碳的直接表面（5-10 nm）的sp3含量更高，这可能是由于转化过程中表面周围的局部环境（温度、大气）所致。快速制造玻璃碳涂层的能力为扩大玻璃碳涂层的应用窗口向大规模大批量应用提供了新的机会。
Photonic curing was explored as a rapid method for producing glassy carbon coatings, reducing processing time from ~ 20 h for conventional thermal processing down to ~ 1 min. A resole-type thermoset polymer resin coated on steel foil was used as a precursor, placed in a nitrogen purged container and exposed to high energy light (~ 27 J/cm2per pulse for up to 20 pulses). Comparison samples were produced at 800 °C using a conventional nitrogen purged thermal route. For both photonic and conventionally produced coatings, Raman spectroscopy and primary peak XPS data showedsp2bonded carbon, indicative of bulk glassy carbon. This transformation evolved with increasing number of pulses, and therefore amount of energy transferred to the coating. The produced coatings were resilient, highly smooth, with no evidence of surface defects. XPS analysis indicated greatersp3content at the immediate surface (5–10 nm) for photonic cured carbon compared with thermally cured carbon, likely due to the local environment (temperature, atmosphere) around the surface during conversion. The ability to rapidly manufacture glassy carbon coatings provides new opportunities to expand the window of applications of glassy carbons in coatings towards large-scale high volume applications.
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