Стеклоуглерод: история получения и развития

Стеклоуглерод является одним из современных углеродных материалов полученных сранительно недавно. Впервые упоминание о стеклоуглероде появилось в 1957 году. Было опубликовано сообщение о получении углеродистого непористого материала из целлюлозы. Процесс изготовления данного материала состоял в получении суспензии из целлюлозы с разрушением волокнистой структуры и последующей карбонизацией без доступа кислорода и графитацией. В качестве сырьевого материала использовалась пшеничная солома, предварительно очищенная от лигнина и ксилана.

Сразу после первого упоминания о получении углеродистого непористого материала появились американские, японские, французские заметки о получении стеклоуглерода, раскрывавшие особенности свойств и технологий получения данного материала.

В качестве сырья для получения стеклоуглерода помимо целлюлозы также рассматривались фенольные смолы новолачного и резольного типов, фуриловый спирт, фурфурол и ароматические углеводороды.

Также проводились опыты по введению добавок-наполнителей в структуру стеклоуглерода, которые во многом ускоряли процесс получения изделия за счет увеличения объема изделия и снижения объемов усадки при карбонизации. В качестве таких добавок были использованы коллоидный графит и сажа. Нефтяной кокс оказался не подходящим наполнителем для непроницаемого стеклоуглерода из-за его повышенной пористости.

Кроме того, японские ученые Ямада и Таката предложили способ нанесения фурилового спирта на графитовую подложку с добавлением в качестве наполнителей сажи, коллоидного графита, углеродных волокон или без добавления наполнителей. Данный способ позволял значительно упростить получения необходимых изделий, а также снизить пористость графитовой основы. Такой способ стал широко распространенным в технике, где полученные изделия должны обладать всеми преимуществами графита, но при этом должны быть непористыми как стеклоуглерод.

Большинство изделий из стеклоуглерода получают без дополнительной механической обработки из-за высокой твердости и хрупкости данного материала. Однако, в случаях где механическая обработка необходима изделия изготавливаются с учетом усадки и небольшого припуска под механическую обработку и обрабатываются шлифованием алмазным инструментом либо ультразвуковым методом.