[科普中国]-玻璃碳

玻璃碳是在惰性气氛中，将糠醇树脂或酚醛树脂逐步加热到1200℃以上碳化形成的一种新型碳，因其外形像玻璃一样光亮，故称玻璃碳，简称玻碳。

简介玻璃碳是一种完全由sp2杂化原子组成的非晶碳，具有类石墨或者类富勒烯结构，具有良好的导电性、高的热稳定性、极端化学惰性、高的孔隙率，以及不透水、不透气性1。

玻璃碳具有气密性和导电性好、热胀系数小、质地坚硬和易于抛光成镜面、化学惰性、具有较高的氢超电位等特点，因此适用于做电化学和电分析用的工作电极材料。

制备玻璃碳是一种由碳原子构成的非晶态碳材料，具有许多优异的物理及化学性能，如耐高温、耐腐蚀、抗渗透等。制备玻璃碳的主要原料为富碳聚合物，如酚醛树脂、糠醇树脂等。这些聚合物在受热后经复杂的降解而制得玻璃碳2。

特点玻璃状碳的特点是高硬度和不透气性，其基本结构是微晶尺寸极小的乱层结构，微细组织为非取向。玻璃碳的端口形貌和结构特征类似玻璃，与玻璃兼有不透气性、低比表面积和各项同性等特性。不同的是，玻璃碳不透明而呈黑色。

玻璃碳具有炭素材料共同的特性，如高耐热性、导电性、耐腐蚀性及高导热系数等。但也不像一般炭素材料一接触就粘上黑色碳粉，可以进行镜面抛光。玻璃碳的耐氧化性能比其他炭素材料高，例如，在几乎不受浓硫酸和浓硝酸的侵蚀，在空气中的氧化失重也低。

此外，玻璃碳还具有较高强度、硬度及弹性模量，能用于制造高速打字机字轮和制作唱片3。

相关研究玻璃碳电极玻璃碳电极是一种用玻璃碳制作的电极。电极的形式有棒状、圆盘、旋转圆盘、旋转环盘电极等。玻璃碳电极适用的电位范围较宽，既可以在负电位区研究无机物，也可以研究多在正电位区发生的有机物的氧化还原反应。用它作基体，还可以制备汞膜玻碳电极和化学修饰电极。电极在使用前要进行表面抛光、化学处理和电化学处理。

改性酚醛树脂碳化制备玻璃碳的研究玻璃碳是七十年代初开发出来的一种新型碳材料，其突出性能表现在不透性，高耐化学腐蚀性，良好的导热性，耐摩擦性，纯度高，无沾染和良好的生物相容性，因而越来越多地应用于电化学分析、半导体工业、冶金工业、化学工业及医学研究等领域。

高分子预聚物，包括酚醛树脂、呋喃树脂、聚酰亚胺等除了浸渍碳素制品，增强增密 C/C 复合材料外，树脂本体可经低温固化成型后，再在无氧介质中进行 1000℃～3000℃左右的碳化处理，得到玻璃碳。

有学者4探索以一新型改性酚醛树脂为原料制备玻璃碳的工艺。研究了固化、碳化工艺条件与产品性能的关系。所用改性酚醛树脂具有室温下粘度低，高温固化时小分子易逸出；快速升温固化、碳化后得到的产品气孔较少等特点。

本词条内容贡献者为:

王伟 - 副教授 - 上海交通大学