高纯石墨盘是该工艺的标准工业基板，因为它们具有在低密度各向同性热解碳 (LDIP) 沉积的极端环境中承受能力的独特能力。由于该工艺涉及的温度超过 1550 °C，因此基板必须提供出色的热稳定性，同时在物理上匹配涂层的膨胀行为，以确保永久粘合。
核心要点 LDIP 涂层的成功在很大程度上取决于最小化涂层与基板之间的机械应力。选择石墨不仅是因为其耐热性，还因为其热膨胀系数与涂层匹配，从而在关键的冷却阶段防止结构失效。
热稳定性的关键作用
耐受极端高温
LDIP 涂层的沉积环境极其恶劣。基板必须在温度升至 1550 °C 以上时保持其结构完整性。
高纯石墨是少数几种能够在不降解或变形的情况下承受此热负荷的材料之一。
化学相容性
粘附不仅是机械过程；它也是化学过程。石墨基板与沉积的热解碳具有相似的化学性质。
这种相似性促进了基底和涂层之间的自然亲和力，从而形成了比化学性质不同的材料更强的基本界面。
确保结构完整性
匹配热膨胀系数
高温涂层中最具挑战性的是冷却阶段。
如果基板和涂层的收缩速率不同，粘合线处就会产生应力。
选择石墨是因为它与 LDIP 具有相似的热膨胀系数。这确保了石墨盘和涂层同步膨胀和收缩。
增强粘附力
由于膨胀行为一致，机械粘合在整个热循环中保持不变。
这种同步性大大增强了涂层与石墨盘的整体粘附力。
防止常见的失效模式
减轻分层
涂覆不同材料的主要风险是分层——即涂层从基板上剥离。
使用石墨可以消除导致这种失效机制的热失配。
避免开裂
不均匀冷却引起的内部应力是涂层断裂的主要原因。
石墨基板在冷却过程中最大限度地降低了开裂的风险，确保最终产品保持完整和均匀。
为您的目标做出正确选择
选择基板是为了确保您的基材的物理和热性能与您的涂层工艺相匹配。
- 如果您的主要关注点是涂层的寿命：优先选择热膨胀系数与您的涂层相匹配的基板，以防止随着时间的推移产生应力断裂。
- 如果您的主要关注点是工艺安全：确保您的基板材料的稳定性额定温度远高于您的最高沉积点（在本例中为 >1550 °C）。
通过使石墨基板的热学和化学特性与 LDIP 涂层同步，您可以确保耐用、高完整性的粘合，能够承受制造过程。
总结表：
| 特性 | 高纯石墨优势 | 对 LDIP 涂层的影响 |
|---|---|---|
| 热稳定性 | 耐受温度 >1550 °C | 在沉积过程中保持结构完整性 |
| 膨胀系数 | 匹配 LDIP 热膨胀 | 防止机械应力和涂层分层 |
| 化学亲和力 | 与热解碳相似 | 增强基本界面粘合和附着力 |
| 结构安全性 | 抗热冲击能力 | 在关键冷却阶段消除开裂 |
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参考文献
- Ruixuan Tan, Bo Liu. A new approach to fabricate superhydrophobic and antibacterial low density isotropic pyrocarbon by using catalyst free chemical vapor deposition. DOI: 10.1016/j.carbon.2019.01.041
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
