Rozdiel medzi grafénom a uhlíkovými vláknami

kľúčový rozdiel medzi grafénom a uhlíkovým vláknom je to Grafén má hrúbku jednej uhlíkovej atómovej vrstvy, zatiaľ čo uhlíkové vlákno má hrúbku mikrometrov.

Grafén aj uhlíkové vlákno sú látky obsahujúce uhlík. Grafén obsahuje iba atómy uhlíka, zatiaľ čo uhlíkové vlákno väčšinou obsahuje uhlík spolu s niektorými ďalšími prvkami, ako sú kyslík a dusík. Ďalším dôležitým rozdielom medzi grafénom a uhlíkovými vláknami je spôsob, akým sa uhlíkové vrstvy vzájomne blokujú v týchto látkach. Oba typy však obsahujú uhlík usporiadaný v rovnakom pravidelnom šesťuholníkovom vzore.

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je Graphene
3. Čo je to uhlíkové vlákno
4. Porovnanie bok po boku - grafén verzus uhlíkové vlákno v tabuľkovej forme
5. Zhrnutie

Čo je Graphene?

Grafén je alotróp uhlíka, ktorý má jednu vrstvu atómov uhlíka usporiadanú v pravidelnom šesťuholníkovom vzore. V dôsledku toho je to semimetal, ktorý sa mierne prekrýva medzi valenčným a vodivým pásmom. Štruktúra grafénu je základnou štruktúrou mnohých látok obsahujúcich uhlík, ako je grafit, diamant, drevené uhlie, uhlíkové nanorúrky atď..

Okrem toho existuje v graféne mnoho dôležitých a nezvyčajných vlastností. Napríklad je to najsilnejší materiál, aký sme kedy testovali. Ďalej môže viesť teplo a elektrinu s vysokou účinnosťou. Látka je takmer priehľadná. Okrem toho vykazuje diamagnetizmus a má aj dvojrozmerné vlastnosti.

Obrázok 01: Grafénový list

Každý atóm uhlíka v grafénovom hárku má okolo seba štyri väzby, ako napríklad tri sigma väzby s tromi ďalšími atómami uhlíka v rovnakej rovine a pí väzbu kolmú na túto rovinu. Vzdialenosť medzi dvoma atómami uhlíka v tejto štruktúre je asi 1,42 Á. Výsledkom je, že pevne zbalené atómy uhlíka a sp2 hybridizácia každého atómu uhlíka dávajú grafénu jeho vysokú stabilitu. Ak teda tieto fólie vystavíme iným látkam obsahujúcim uhlík, ako je napríklad uhľovodík, môžu samy opraviť škody.

Aplikácia grafénu je v oblasti medicíny (tkanivové inžinierstvo, biologické zobrazovanie, dodávanie liečiv, testovanie, toxicita), v elektronike (výroba tranzistorov, priehľadných vodivých elektród, optoelektronika atď.), Pri spracovaní svetla (optické modulátory, UV šošovky). , atď.

Čo je to uhlíkové vlákno?

Uhlíkové vlákno je forma vlákna, ktorá má väčšinou atómy uhlíka usporiadané do šesťuholníka. Tieto vlákna majú priemer asi 5 až 10 mikrometrov. Táto látka je predovšetkým k dispozícii vo forme kontinuálneho ťažného vinutia na cievku. A tento kúdeľ obsahuje zväzok tisícov jednotlivých uhlíkových vlákien kontinuálnym spôsobom. Tento zväzok je navyše chránený organickým povlakom. Preto môžeme uvoľniť vlečenie pre zamýšľanú aplikáciu.

Atómová štruktúra tohto materiálu je podobná ako u grafénu; šesťuholníkový vzor. Okrem toho existujú dve formy uhlíkových vlákien podľa prekurzora, ktoré používame na výrobu tohto materiálu; turbostratický alebo grafitický. Niekedy je to hybrid oboch štruktúr.

Obrázok 02: Tkanina vyrobená z tkaných uhlíkových vlákien

Medzi najdôležitejšie vlastnosti tohto materiálu patrí vysoká tuhosť, vysoká pevnosť v ťahu, nízka hmotnosť, vysoká chemická odolnosť, vysoká teplotná tolerancia a nízka tepelná rozťažnosť. Vďaka týmto vlastnostiam je uhlíkové vlákno populárne v leteckom a vojenskom priemysle, atď.

Aký je rozdiel medzi grafénom a uhlíkovými vláknami?

Grafén je alotróp uhlíka, ktorý má jednu vrstvu atómov uhlíka usporiadanú do pravidelného šesťuholníkového vzoru, zatiaľ čo uhlíkové vlákno je forma vlákna, ktorá má väčšinou atómy uhlíka usporiadané do šesťuholníkového vzoru. Sú to materiály zložené hlavne z atómov uhlíka. Líšia sa však navzájom podľa hrúbky. Kľúčový rozdiel medzi grafénom a uhlíkovým vláknom je preto v tom, že grafén má hrúbku jednej uhlíkovej atómovej vrstvy, zatiaľ čo uhlíkové vlákno má hrúbku mikrometrov. Ďalším dôležitým rozdielom medzi grafénom a uhlíkovými vláknami je to, že sa grafenové pláty pevne balia, zatiaľ čo uhlíkové vlákna nemajú pevne zabalené fólie.

Nižšie uvedený infographic rozdielu medzi grafénom a uhlíkovými vláknami ukazuje väčšie rozdiely medzi oboma.

Zhrnutie - Graphene vs Carbon Fiber

Grafén a uhlíkové vlákna sú dôležitými materiálmi obsahujúcimi uhlík. Kľúčový rozdiel medzi grafénom a uhlíkovým vláknom je ten, že grafén má hrúbku jednej vrstvy atómov uhlíka, zatiaľ čo uhlíkové vlákno má hrúbku v mikrometroch.

referencie:

1. „Potenciálne aplikácie grafénu“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 24. októbra 2018. K dispozícii tu  
2. „Uhlíkové vlákna“. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 29. októbra 2018. K dispozícii tu 

S láskavým dovolením:

1. "Grafické 3D-gule" Autor: Jynto (talk) - Vlastné dielo (CC0) prostredníctvom Commons Wikimedia  
2. „Kohlenstofffasermatte“ Hadhuey na nemeckej Wikipédii - vlastné dielo (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia