Razlika između grafen i ugljičnih vlakana

ključna razlika između grafena i ugljičnih vlakana je to grafen ima debljinu jednog sloja atoma ugljika, dok ugljična vlakna imaju debljinu ljestvice mikrometra.

I grafen i karbonska vlakna su tvari koje sadrže ugljik. Grafen sadrži samo atome ugljika, dok ugljična vlakna uglavnom sadrže ugljik, zajedno s nekim drugim elementima kao što su kisik i dušik. Još jedna važna razlika između grafena i ugljičnih vlakana je u načinu na koji se ugljični listovi isprepliću u tim tvarima. Međutim, obje vrste sadrže ugljik raspoređen u istom pravilnom šesterokutnom obrascu.

SADRŽAJ

1. Pregled i ključne razlike
2. Što je Graphene
3. Što je karbonska vlakna
4. Usporedna usporedba - Grafen vs ugljična vlakna u tabličnom obliku
5. Sažetak

Što je Graphene?

Grafen je alotrop ugljika koji ima jedan sloj ugljikovih atoma raspoređenih u pravilnom šesterokutnom obrascu. Posljedično, riječ je o semimetalu koji ima malo preklapanje između valentnih i provodnih pojasa. Struktura grafena osnovna je struktura mnogih tvari koje sadrže ugljik poput grafita, dijamanata, ugljena, ugljikovih nanocjevčica itd..

Štoviše, u grafenu postoje mnoga važna i neuobičajena svojstva. Na primjer, to je najjači materijal koji smo ikada testirali. Nadalje, može provoditi toplinu i električnu energiju u visokoj učinkovitosti. Tvar je gotovo prozirna. Pored toga, pokazuje dijamagnetizam i također ima dvodimenzionalna svojstva.

Slika 01: Grafenski list

Svaki atom ugljika u limu s grafenom ima četiri veze oko njega, kao što su tri sigma veze s tri druga atoma ugljika u istoj ravnini i pi veza okomita na ravninu. Udaljenost između dva atoma ugljika u ovoj strukturi je oko 1,42 Å. Kao rezultat, čvrsto pakirani atomi ugljika i sp2 hibridizacija svakog ugljikovog atoma daju grafenu njegovu visoku stabilnost. Dakle, ako izložimo ove listove drugim tvarima koje sadrže ugljik, poput ugljikovodika, one mogu popraviti štetu na listovima.

Primjena grafena je u području medicine (tkivni inženjering, biografiranje, dostava lijekova, testiranje, toksičnost), u elektronici (proizvodnja tranzistora, prozirnih elektroda, optoelektronika itd.), U obradi svjetla (optički modulatori, UV leća) itd.

Što je karbonska vlakna?

Ugljična vlakna su oblik vlakana koja uglavnom imaju atome ugljika raspoređenih u šesterokutnom obrascu. Ta vlakna imaju promjer oko 5-10 mikrometra. Iznad svega, ova tvar je dostupna u obliku kontinuiranog namotavanja na kolut. A ovaj vučni trak sadrži snop tisuća pojedinačnih ugljikovih niti kontinuirano. Štoviše, ovaj je paket zaštićen organskim premazom. Stoga možemo odmotati vuču za predviđenu primjenu.

Atomska struktura ovog materijala slična je grafenu; šesterokutni uzorak. Štoviše, postoje dva oblika ugljičnih vlakana prema prethodniku koji koristimo za izradu ovog materijala; turbostratic ili grafit. Ponekad je hibrid obje strukture.

Slika 02: Tkanina izrađena od tkanih karbonskih filamenata

Najvažnija svojstva ovog materijala uključuju veliku krutost, visoku vlačnu čvrstoću, malu težinu, visoku kemijsku otpornost, visoku temperaturnu toleranciju i nisku toplinsku ekspanziju. Zbog ovih svojstava, ugljična vlakna su popularna u zrakoplovnim primjenama, vojsci itd.

Koja je razlika između grafen i ugljičnih vlakana?

Grafen je alotrop ugljika koji ima jedan sloj ugljikovih atoma raspoređenih u pravilnom šesterokutnom uzorku, dok je ugljično vlakno oblik vlakana koja ima uglavnom ugljikove atome raspoređene u šesterokutnom obrascu. To su materijali sastavljeni uglavnom od ugljikovih atoma. Međutim, oni se međusobno razlikuju prema debljini. Dakle, ključna razlika između grafena i ugljičnih vlakana je ta što grafen ima debljinu sloja jednog atoma ugljika, dok ugljično vlakno ima debljinu ljestvice mikrometra. Još jedna važna razlika između grafena i karbonskih vlakana je ta što se listovi od grafenova čvrsto pakuju dok karbonska vlakna nemaju čvrsto pakirane listove.

Niže infografska razlika o razlici između grafenskih i ugljičnih vlakana pokazuje više razlike između oba.

Pregled - Graphene vs Carbon Fiber

Grafen i ugljična vlakna važni su materijali koji sadrže ugljik. Ključna razlika između grafena i ugljičnih vlakana je ta što grafen ima debljinu jednog sloja atoma ugljika, dok ugljično vlakno ima debljinu ljestvice mikrometra.

Referenca:

1. "Potencijalne primjene grafena." Wikipedia, Zaklada Wikimedia, 24. listopada 2018. Dostupno ovdje  
2. "Ugljična vlakna." Wikipedia, Zaklada Wikimedia, 29. listopada 2018. Dostupno ovdje 

Ljubaznošću slike:

1. "Graphene-3D-kuglice" napisao Jynto (razgovor) - Vlastiti rad (CC0) putem Commons Wikimedia  
2. "Kohlenstofffasermatte" Hadhuey s njemačke Wikipedije - Vlastiti rad, (CC BY-SA 3.0) putem Commons Wikimedia