Language
Country/Area
No result found
Kelahiran misterius karbon kaca: Bagaimana Bernard Redfern menemukan material aneh ini?
Karbon kaca, juga dikenal sebagai karbon kaca atau karbon vitreous, adalah bahan karbon non-grafit yang menggabungkan sifat-sifat kaca dan keramik dengan sifat-sifat grafit. Sifat-sifat utamanya meliputi stabilitas termal yang tinggi, konduktivitas termal yang tinggi, kekerasan (7 pada skala Mohs), kepadatan rendah, resistansi listrik rendah, gesekan rendah, resistansi yang sangat tinggi terhadap serangan kimia, dan kedap terhadap gas dan cairan. Bahan ini banyak digunakan sebagai bahan elektroda dalam elektrokimia, wadah peleburan suhu tinggi, dan sebagai komponen beberapa prostetik. Karbon kaca dapat dibuat dalam berbagai bentuk, ukuran, dan penampang, dan dalam hal istilah, "karbon kaca" dan "karbon kaca" telah didaftarkan sebagai merek dagang, meskipun IUPAC tidak merekomendasikan penggunaannya sebagai istilah teknis. Dengan diterbitkannya tinjauan historis karbon kaca pada tahun 2021, asal-usul bahan ini telah menarik perhatian luas.
Latar belakang sejarah
Karbon kaca pertama kali muncul di laboratorium The Carborundum Company di Manchester, Inggris, dan ditemukan pada pertengahan 1950-an oleh ilmuwan material dan ahli teknologi berlian Bernard Redfern. Ia memperhatikan bahwa pita yang digunakan untuk mengamankan sampel keramik (nosel roket) ke lantai tungku berubah menjadi struktur yang tidak biasa dan mempertahankan bentuk aslinya setelah disinter dalam atmosfer inert.
Redfern kemudian mengeksplorasi substrat polimer untuk mensimulasikan struktur berlian dan menemukan resin fenolik yang dapat diolah secara khusus untuk memadat tanpa memerlukan katalis. Wadah peleburan yang terbuat dari resin ini didistribusikan ke banyak organisasi, seperti UKAEA Harwell. Namun, Redfern meninggalkan Carbolan, dan perusahaan secara resmi mengakhiri semua minat pada penemuan karbon kaca.
Perkembangan Perusahaan Plessey
Saat bekerja di laboratorium Perusahaan Plessey di Towset, Inggris, Redfern menerima wadah karbon kaca dari UKAEA dan mengenalinya sebagai wadah yang pernah dibuatnya sebelumnya karena ia telah mengukir tanda prekursor yang belum dikarbonisasi. Perusahaan tersebut mendirikan laboratorium di Litchborough dan kemudian fasilitas permanen di Caswell, Northamptonshire, yang menjadi Pusat Penelitian Plessey Caswell dan Allen Clark. Pengembangan karbon kaca di Plessey dianggap biasa saja, dan meskipun kontribusi Redfern terhadap penemuan dan produksi karbon kaca diakui, referensi kepadanya dalam publikasi berikutnya oleh Cowlard dan Lewis tidak jelas.
Redfern mengajukan aplikasi paten Inggris pada 11 Januari 1960, dan kemudian menerima paten AS 3109712A pada 5 November 1963.
Sifat dan aplikasi material
Karbon kaca memiliki tingkat penyusutan yang sangat seragam dan dapat diprediksi, yang memungkinkan komponen yang presisi dibuat dalam keadaan polimer. Beberapa sampel galium arsenida ultramurni awal dimurnikan di zona dalam wadah peleburan ini karena karbon kaca tidak reaktif terhadap galium arsenida. Selain itu, doping karbon kaca juga menunjukkan fenomena semikonduktor.
Bentuknya yang berpori, disebut Karbon Vitreous Retikulasi (RVC), pertama kali dikembangkan pada pertengahan 1960-an sebagai bahan elektroda karbon kaca yang bersifat isolasi termal dan berpori mikro. Sifat-sifat ini membuat RVC banyak digunakan dalam elektrokimia, terutama bila digunakan sebagai elektroda tiga dimensi.
Struktur dan sifat elektrokimia
Struktur karbon kaca telah lama menjadi kontroversi. Model struktur awal mengasumsikan keberadaan atom-atom yang terikat sp2 dan sp3 dalam karbon kaca; kini diketahui bahwa karbon kaca sepenuhnya terikat sp2.
Dalam elektrokimia, karbon kaca dianggap sebagai elektroda inert untuk reduksi ion hidroksil dalam larutan berair. Karakteristik ini membuatnya sangat diperlukan dalam pembuatan sensor. Karena orientasi permukaannya yang spesifik, karbon kaca digunakan untuk membuat berbagai jenis elektroda yang dimodifikasi dan menunjukkan stabilitas yang baik dalam aplikasi biokompatibel seperti implan gigi.
Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi serta pendalaman penelitian material, cakupan aplikasi dan teknologi karbon kaca masih terus berkembang dan berevolusi. Kombinasi unik dari bahan keramik dan kaca tidak diragukan lagi menciptakan banyak kemungkinan dalam bidang sains dan teknik modern.
Ketika kita kembali memikirkan kontribusi ilmuwan ini dan potensi penerapan bahan ini, kita tidak dapat menahan diri untuk bertanya, bagaimana inovasi teknologi masa depan akan mengubah cara kita memahami dan menggunakan bahan ini?
