Różnica między grafenem a włóknem węglowym

The kluczowa różnica to między grafenem a włóknem węglowym grafen ma grubość pojedynczej warstwy atomu węgla, podczas gdy włókno węglowe ma grubość w skali mikrometra.

Zarówno grafen, jak i włókno węglowe są substancjami zawierającymi węgiel. Grafen zawiera tylko atomy węgla, podczas gdy włókno węglowe zawiera głównie węgiel wraz z niektórymi innymi pierwiastkami, takimi jak tlen i azot. Kolejną ważną różnicą między grafenem a włóknem węglowym jest sposób, w jaki blachy węglowe blokują się w tych substancjach. Jednak oba typy zawierają węgiel ułożony w ten sam regularny sześciokątny wzór.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest grafen
3. Co to jest włókno węglowe
4. Porównanie obok siebie - Grafen vs Włókno węglowe w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Co to jest grafen?

Grafen jest alotropem węgla, który ma pojedynczą warstwę atomów węgla ułożoną w regularny sześciokątny wzór. W związku z tym jest to półmetal, który ma niewielkie nakładanie się pasm walencyjnych i przewodzących. Struktura grafenu jest podstawową strukturą wielu substancji zawierających węgiel, takich jak grafit, diament, węgiel drzewny, nanorurki węglowe itp..

Co więcej, grafen ma wiele ważnych i nietypowych właściwości. Jest to na przykład najmocniejszy materiał, jaki kiedykolwiek testowaliśmy. Ponadto może przewodzić ciepło i energię elektryczną z wysoką wydajnością. Substancja jest prawie przezroczysta. Poza tym wykazuje diamagnetyzm, a także ma właściwości dwuwymiarowe.

Ryc. 01: Arkusz grafenu

Każdy atom węgla w arkuszu grafenu ma wokół niego cztery wiązania, takie jak trzy wiązania sigma z trzema innymi atomami węgla w tej samej płaszczyźnie i wiązanie pi prostopadłe do płaszczyzny. Odległość między dwoma atomami węgla w tej strukturze wynosi około 1,42 Å. W rezultacie ciasno upakowane atomy węgla i hybrydyzacja sp2 każdego atomu węgla zapewniają grafenowi jego wysoką stabilność. Zatem jeśli wystawimy te arkusze na działanie innych substancji zawierających węgiel, takich jak węglowodór, mogą one naprawić uszkodzenia w samych arkuszach.

Zastosowania grafenu znajdują się w medycynie (inżynieria tkankowa, bioobrazowanie, dostarczanie leków, testowanie, toksyczność), w elektronice (produkcja tranzystorów, przezroczyste elektrody przewodzące, optoelektronika itp.), W przetwarzaniu światła (modulatory optyczne, soczewki UV) itp.

Co to jest włókno węglowe?

Włókno węglowe jest formą włókna, które ma głównie atomy węgla ułożone w sześciokątny wzór. Włókna te mają średnicę około 5-10 mikrometrów. Przede wszystkim substancja ta jest dostępna w postaci ciągłego holowania nawiniętego na rolkę. I ta lina zawiera pakiet tysięcy pojedynczych włókien węglowych w sposób ciągły. Ponadto ten pakiet jest chroniony powłoką organiczną. Dlatego możemy rozwinąć hol do zamierzonego zastosowania.

Struktura atomowa tego materiału jest podobna do grafenu; sześciokątny wzór. Ponadto istnieją dwie formy włókna węglowego w zależności od prekursora, którego używamy do wytworzenia tego materiału; turbostratyczny lub grafitowy. Czasami jest to hybryda obu struktur.

Rycina 02: Tkanina wykonana z tkanych włókien węglowych

Najważniejsze właściwości tego materiału obejmują wysoką sztywność, wysoką wytrzymałość na rozciąganie, niską wagę, wysoką odporność chemiczną, tolerancję na wysoką temperaturę i niską rozszerzalność cieplną. Ze względu na te właściwości włókno węglowe jest popularne w zastosowaniach lotniczych, wojskowych itp.

Jaka jest różnica między grafenem a włóknem węglowym?

Grafen jest alotropem węgla, który ma pojedynczą warstwę atomów węgla ułożonych w regularny sześciokątny wzór, podczas gdy włókno węglowe jest formą włókna, które ma głównie atomy węgla ułożone w sześciokątny wzór. Są to materiały złożone głównie z atomów węgla. Różnią się jednak od siebie grubością. Dlatego kluczową różnicą między grafenem a włóknem węglowym jest to, że grafen ma grubość pojedynczej warstwy atomu węgla, podczas gdy włókno węglowe ma grubość w skali mikrometra. Inną ważną różnicą między grafenem a włóknem węglowym jest to, że arkusze grafenu są ciasno upakowane, podczas gdy włókno węglowe nie ma ciasno upakowanych arkuszy.

Poniższa infografika na temat różnic między grafenem a włóknem węglowym pokazuje więcej różnic między nimi.

Podsumowanie - grafen vs włókno węglowe

Grafen i włókno węglowe są ważnymi materiałami zawierającymi węgiel. Kluczowa różnica między grafenem a włóknem węglowym polega na tym, że grafen ma grubość pojedynczej warstwy atomu węgla, podczas gdy włókno węglowe ma grubość w skali mikrometra.

Odniesienie:

1. „Potencjalne zastosowania grafenu”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 24 października 2018. Dostępne tutaj  
2. „Włókna węglowe”. Wikipedia, Wikimedia Foundation, 29 października 2018. Dostępne tutaj 

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Graphene-3D-balls” Autor: Jynto (dyskusja) - Praca własna (CC0) przez Commons Wikimedia  
2. „Kohlenstofffasermatte” Autor: Hadhuey z niemieckiej Wikipedii - Praca własna (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia