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El misterioso nacimiento del carbono vítreo: ¿cómo descubrió Bernard Redfern este extraño material?
El carbono vítreo, también conocido como carbono vítreo o carbono vítreo, es un material de carbono no grafitizable que combina las propiedades del vidrio y la cerámica con las características del grafito. Sus principales propiedades incluyen alta estabilidad térmica, alta conductividad térmica, dureza (7 en la escala de Mohs), baja densidad, baja resistencia eléctrica, baja fricción, resistencia extremadamente alta al ataque químico e impermeabilidad a gases y líquidos. Este material se utiliza ampliamente como material de electrodo en electroquímica, como crisol de alta temperatura y como componente de ciertas prótesis. El carbón vítreo se puede producir en diferentes formas, tamaños y secciones transversales, y los términos "carbono vítreo" y "carbono vítreo" se han registrado como marcas comerciales, mientras que la IUPAC no recomienda su uso como términos técnicos. Con la publicación de una revisión histórica del carbono vítreo en 2021, los orígenes de este material han atraído una atención generalizada.
Antecedentes históricosLuego, Redfern exploró una matriz de polímero para imitar la estructura del diamante y descubrió una resina fenólica que, después de un tratamiento especial, se solidificaría sin un catalizador. Los crisoles fabricados con esta resina se distribuyen a muchas organizaciones, como UKAEA Harwell. Sin embargo, Redfern abandonó Carbone y la compañía terminó oficialmente todo interés en la invención del carbono vítreo. El desarrollo de PlesseyEl carbono vítreo apareció por primera vez en los laboratorios de The Carborundum Company en Manchester, Inglaterra, donde fue descubierto por el científico de materiales y experto en tecnología de diamantes Bernard Redfern a mediados de la década de 1950. Observó que la cinta utilizada para sujetar una muestra de cerámica (boquilla de cohete) al suelo del horno se transformaba en una estructura inusual después de sinterizarla en una atmósfera inerte y conservaba su forma original.
Mientras trabajaba en el laboratorio de Plessey en Towset, Inglaterra, Redfern recibió un crisol de carbón vítreo de UKAEA y lo reconoció como uno que había fabricado anteriormente, ya que había grabado el precursor no carbonizado con una marca. La empresa estableció laboratorios en Litchborough y posteriormente estableció instalaciones permanentes en Caswell, Northamptonshire, que se convirtieron en Plessey Research Caswell y el Centro de Investigación Allen Clark. El desarrollo del carbono vítreo en Plessey es algo natural, y aunque se reconoce la contribución de Redfern a la invención y producción del carbono vítreo, no es obvia la referencia a él en publicaciones posteriores de Cowlard y Lewis.
Propiedades y aplicaciones de los materialesRedfern presentó una solicitud de patente en el Reino Unido el 11 de enero de 1960 y posteriormente se le concedió la patente estadounidense 3.109.712A el 5 de noviembre de 1963.
El carbono vítreo tiene una tasa de contracción muy uniforme y predecible, lo que permite realizar ajustes precisos en el estado del polímero. Algunas de las primeras muestras de GaAs ultrapuro se purificaron por zonas en estos crisoles porque el carbono vítreo no es reactivo con el GaAs. Además, el dopaje del carbono vítreo también presenta fenómenos semiconductores.
Su forma porosa, llamada carbono vítreo reticulado (RVC), se desarrolló por primera vez a mediados de la década de 1960 como un material de electrodo de carbono vítreo microporoso y térmicamente aislante. Estas propiedades hacen que los RVC sean muy útiles en electroquímica, especialmente como electrodos tridimensionales.
Estructura y propiedades electroquímicas
La estructura del carbono vítreo ha sido controvertida durante mucho tiempo. Los primeros modelos estructurales asumieron la presencia de átomos con enlaces sp2 y sp3 en el carbono vítreo, pero ahora se sabe que el carbono vítreo está completamente unido con enlaces sp2.
En electroquímica, el carbón vítreo se considera un electrodo inerte para la reducción de iones hidróxido en solución acuosa. Estas características lo hacen indispensable en la fabricación de sensores. Debido a su orientación superficial específica, el carbono vítreo se utiliza para fabricar varios tipos de electrodos modificados y exhibe buena estabilidad en aplicaciones biocompatibles como los implantes dentales.
Con el avance de la ciencia y la tecnología y la profundización de la investigación de materiales, el alcance de aplicación y la tecnología del carbono vítreo continúan expandiéndose y evolucionando. La combinación única de cerámica y materiales similares al vidrio crea sin duda innumerables posibilidades en los campos de la ciencia y la ingeniería modernas.
Al reflexionar nuevamente sobre la contribución de este científico y las posibles aplicaciones de este material, no podemos evitar preguntarnos: ¿cómo cambiarán las futuras innovaciones tecnológicas la forma en que entendemos y utilizamos este material?
