از دريچه‌هاي قلب تا آسمان‌ها: مروري بر ساختارها، روش‌هاي ساخت، و كاربردهاي متنوع كربن گرماكافتي

From heart valves to skies: A review on structures, fabrication methods, and diverse applications of pyrolytic carbon

كربن گرماكافتي به‌طورمعمول با روش رسوب‌دهي شيميايي در فاز بخار و به دنبال گرماكافت برخي گازهاي هيدروكربني سبك در دماهاي بالا در گستره‌ي از حدود 900 تا 2200 درجه‌ي سلسيوس به‌صورت يك پوشش كربني روي سطح بستر، لايه نشاني مي‌شود. اين ماده كربني از جهت ساختاري شامل تعداد زيادي نانوبلورهاي گرافيتي يا صفحات گرافيتي با ابعاد چند نانومتر است. به دليل ويژگي‌هاي زيست سازگاري، فيزيكي، مكانيكي، مقاومت سايشي و مقاومت اكسايشي بالا در زمينه‌هاي متفاوتي ازجمله برخي كاشتني‌هاي پزشكي (دريچه‌هاي مصنوعي قلب و مفاصل مصنوعي انگشتان دست)، صنايع هسته‌اي (پوشش ذرات سوخت هسته‌اي در واكنشگاه‌هاي دما بالاي خنك شونده با گاز)، حسگرهاي الكتروشيميايي ولتامتري، ديسك ترمز هواپيما، مواد با مقاومت اكسايشي بالا (پوشش لوله‌هاي گرافيتي در طيف‌سنجي جذب اتمي كوره گرافيتي) و صنايع هوا-فضا (افشانك موتور و سپر محافظتي نوك برخي موشك‌ها) كاربرد داشته است. در اين پژوهش به‌طور خلاصه با معرفي ساختارها و روش‌هاي ساخت، مروري بر كاربردهاي متنوع آن نيز ارائه مي‌شود.

Pyrolytic carbon usually is deposited on a substrate surface as a carbon coating following pyrolysis of some light hydrocarbon gases at high temperatures from about 900 to 2200 °C by the chemical vapor deposition method. This carbon material structurally consists of a large number of graphitic nanocrystals or graphitic sheets of only a few nanometers in size. Due to high biocompatibility, physical, mechanical, wear resistance, and oxidation resistance properties, it has been used in various fields such as some medical implants (prosthetic heart valves and finger joint implants), nuclear industry (coating of nuclear fuels in high temperate gas-cooled reactors), voltammetric electrochemical sensors, aircraft brake disks, high temperature refractory materials (coating of graphite tubes in graphite furnace atomic absorption spectroscopy), and aerospace industries (nozzle of rocket motors or nose shields of some missiles). In this paper, along with a brief introduction of its structure and fabrication methods, a review of its diverse applications is also presented.