Razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni

The ključna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni je to grafen ima debelino enojnega ogljikovega sloja, medtem ko ima ogljikova vlakna debelino lestvice mikrometrov.

Tako grafen kot ogljikova vlakna sta snovi, ki vsebujejo ogljik. Grafen vsebuje samo ogljikove atome, medtem ko ogljikova vlakna večinoma vsebujejo ogljik skupaj z nekaterimi drugimi elementi, kot sta kisik in dušik. Druga pomembna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakninami je v tem, da se ogljikove plošče med temi snovmi prepletajo. Vendar obe vrsti vsebujeta ogljik, razporejen po istem pravilnem šestkotnem vzorcu.

VSEBINA

1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je grafen
3. Kaj je ogljikovo vlakno
4. Primerjava ob strani - Graphene vs Carbon Fiber v tabeli
5. Povzetek

Kaj je Graphene?

Grafen je alotrop ogljika, ki ima eno plast ogljikovih atomov, razporejenih po pravilnem šesterokotnem vzorcu. Posledično gre za polimetal, ki ima majhno prekrivanje med valenčnimi in prevodnimi pasovi. Struktura grafena je osnovna struktura številnih snovi, ki vsebujejo ogljik, kot so grafit, diamant, oglje, ogljikove nanocevke itd..

Poleg tega obstaja veliko pomembnih in občasnih lastnosti grafena. To je na primer najmočnejši material, ki smo ga kdaj preizkusili. Poleg tega lahko visoko toploto in elektriko vodi. Snov je skoraj prozorna. Poleg tega kaže diamagnetizem in ima tudi dvodimenzionalne lastnosti.

Slika 01: Graphene Sheet

Vsak atom ogljika v listih grafena ima okoli sebe štiri vezi, kot so tri sigma vezi s tremi drugimi ogljikovimi atomi v isti ravnini in pi vez pravokotna na ravnino. Razdalja med dvema ogljikovima atomoma v tej strukturi je približno 1,42 Å. Kot rezultat, tesno pakirani ogljikovi atomi in sp2 hibridizacija vsakega ogljikovega atoma dajejo grafenu njegovo visoko stabilnost. Če izpostavimo te liste drugim snove, ki vsebujejo ogljik, kot je ogljikovodik, lahko sami popravijo škodo na listih.

Uporaba grafena je na področju medicine (tkivni inženiring, biografiranje, dostava zdravil, testiranje, strupenost), v elektroniki (proizvodnja tranzistorjev, prosojne elektrode, optoelektronika itd.), V lahki obdelavi (optični modulatorji, UV leče) itd.

Kaj je ogljikovo vlakno?

Ogljikova vlakna so oblika vlaknin, ki imajo večinoma atome ogljika, razporejene po šesterokotnem vzorcu. Ta vlakna imajo premer približno 5-10 mikrometrov. Predvsem pa je ta snov na voljo v obliki neprekinjenega vlečenja, navijenega na kolut. In ta vleka vsebuje snop tisoč posameznih ogljikovih nitk na neprekinjen način. Poleg tega je ta snop zaščiten z organskim premazom. Zato lahko vlečko odvijemo za predvideno uporabo.

Atomska zgradba tega materiala je podobna grafenu; šesterokotni vzorec. Poleg tega obstajata dve obliki ogljikovih vlaken glede na predhodnik, ki ga uporabljamo za izdelavo tega materiala; turbostratic ali grafit. Včasih gre za hibrid obeh struktur.

Slika 02: Tkanina iz tkanih karbonskih nitk

Najpomembnejše lastnosti tega materiala vključujejo visoko togost, visoko natezno trdnost, majhno težo, visoko kemično odpornost, visoko temperaturno toleranco in nizko toplotno ekspanzijo. Zaradi teh lastnosti so ogljikova vlakna priljubljena v vesoljskih aplikacijah, vojski itd.

Kakšna je razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni?

Grafen je alotrop ogljika, ki ima eno plast ogljikovih atomov, razporejenih po pravilnem šestkotnem vzorcu, medtem ko so ogljikova vlakna oblika vlaken, ki imajo večinoma atome ogljika, razporejene po šesterokotnem vzorcu. To so materiali, sestavljeni večinoma iz ogljikovih atomov. Vendar se med seboj razlikujejo glede na debelino. Ključna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni je torej v tem, da ima grafen debelino sloja enega ogljikovega atoma, medtem ko ima ogljikova vlakna debelino lestvice mikrometrov. Druga pomembna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni je, da se grafenske pločevine tesno pakirajo, medtem ko karbonska vlakna nimajo tesno pakiranih listov.

Spodnja infografija o razliki med grafenom in ogljikovimi vlakni kaže več razlik med obema.

Povzetek - Graphene vs Carbon Fiber

Grafen in ogljikova vlakna so pomembni materiali, ki vsebujejo ogljik. Ključna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni je v tem, da ima grafen debelino sloja enega ogljikovega atoma, medtem ko ima ogljikova vlakna debelino lestvice mikrometrov.

Referenca:

1. "Potencialne uporabe grafena." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 24. oktober 2018. Na voljo tukaj  
2. "Ogljikova vlakna." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 29. oktobra 2018. Na voljo tukaj 

Vljudnost slik:

1. "Graphene-3D-žogice" avtor Jynto (pogovor) - Lastno delo (CC0) prek Commons Wikimedia  
2. "Kohlenstofffasermatte" avtor Hadhuey z nemške Wikipedije - lastno delo, (CC BY-SA 3.0) prek Commons Wikimedia