Introducción a los materiales de carbono duro

Carbono duro: Es un tipo de carbono difícil de grafitizar incluso a temperaturas superiores a 2500 grados, llamado así por su alta dureza mecánica. La forma del carbono duro puede ser esférica, lineal o porosa. Los precursores de carbono duro son generalmente materiales termoestables, por lo que suelen ser capaces de mantener la morfología del precursor durante el proceso de síntesis del material. Después de la carbonización a alta temperatura, láminas cortas de grafeno (también conocidas como dominios de grafito o pseudografito) en carbono duro se disponen de manera ordenada de corto alcance, formando una pila finita de 2 a 6 capas, con una longitud de hasta 40 Å. .
Varios precursores de biomasa de carbono duro.
1. Cáscara de coco
La cáscara de coco es la piel interna del coco, de textura dura, y se utiliza generalmente en la elaboración de vasijas, artesanías y carbón activado. El carbón duro a base de cáscara de coco tiene una estructura de poros bien desarrollada, un bajo contenido de cenizas y una relación H/C a O/C, lo que lo convierte en un material de electrodo negativo ideal. Actualmente, su avance de industrialización es temprano y su desempeño es bueno. Las principales zonas de producción de cocos son Sri Lanka, Malasia, India y Filipinas. Hay un pequeño número de plantaciones en regiones como Hainan y Taiwán en China, y la provincia de Hainan representa más del 99% de la superficie de plantación nacional. Además, en comparación con las zonas productoras de coco, como Filipinas e Indonesia, la provincia de Hainan en China tiene una latitud más alta, un tiempo e intensidad de luz solar más débiles, cáscaras de coco más delgadas, menor dureza y no es un material para fabricar materiales de carbonización de cáscaras de coco. Las cáscaras de coco en el Sudeste Asiático son generalmente producidas por empresas.
2. almidón
El almidón es uno de los biomateriales renovables abundantes, ampliamente presente en diversas plantas. Como polisacárido típico, el almidón tiene una composición simple, un alto contenido de carbono y un precio bajo. Al mismo tiempo, en comparación con otros precursores de biomasa, el almidón presenta una forma esférica natural, lo que lo convierte en un material precursor altamente competitivo para preparar carbono duro. El almidón, como producto industrial, tiene suficiente oferta nacional y alta pureza. El almidón es un carbohidrato orgánico de alto peso molecular y alta pureza. Cuando se utilizan compuestos poliméricos orgánicos como fuentes de carbono duro, se pueden combinar con métodos de síntesis específicos para obtener materiales de carbono duro con morfologías especiales. El proceso de síntesis suele ser complejo, pero puede evitar impurezas y garantizar la coherencia estructural.
3. Bambú moso
El bambú moso es una planta de la familia Poaceae, perteneciente al género Corydalis. Tiene forma de varilla gruesa y rápida y puede crecer de manera estable después de 5-8 años. Es una especie de bambú económicamente valiosa y se utiliza ampliamente en la industria de la construcción, la industria papelera y otros campos. China tiene abundantes recursos forestales de bambú. China es la ciudad natal del bambú y tiene una producción abundante. Los resultados del noveno inventario nacional de recursos forestales muestran que la superficie de bosques de bambú en China es de 6,4116 millones de hectáreas, de las cuales el bosque de bambú representa el 72,96%. El bambú moso se distribuye principalmente en la cuenca del río Qinling Han y en la región sur de la cuenca del río Yangtze en China.
4. Paja
La paja, como residuo agrícola, abunda en recursos. China es un importante país agrícola y los cultivos de alto rendimiento como el trigo, el maíz y el arroz proporcionan una enorme cantidad de recursos de paja de biomasa cada año. En 2020, la producción nacional de paja agrícola fue de 792 millones de toneladas, de las cuales 667 millones de toneladas pudieron recolectarse como recursos. La paja, como residuo agrícola, se ha utilizado durante mucho tiempo principalmente para calentar energía, alimentar al ganado y fertilizantes orgánicos. Entre ellos, la utilización de fertilizantes representó el 51,2% en 2020.