Ključna razlika između grafena i karbonskih vlakana je ta što grafen ima debljinu jednog sloja atoma ugljika, dok karbonska vlakna imaju mikrometarsku debljinu.
I grafen i karbonska vlakna su supstance koje sadrže ugljenik. Grafen sadrži samo atome ugljika, dok karbonska vlakna uglavnom sadrže ugljik zajedno s nekim drugim elementima kao što su kisik i dušik. Još jedna važna razlika između grafena i karbonskih vlakana je u načinu na koji se karbonski listovi međusobno spajaju u ovim supstancama. Međutim, oba tipa sadrže ugljenik raspoređen u istom pravilnom heksagonalnom uzorku.
Šta je grafen?
Grafen je alotrop ugljika koji ima jedan sloj atoma ugljika raspoređenih u pravilnom heksagonalnom uzorku. Posljedično, to je polumetal koji ima malo preklapanje između valentnih i provodnih pojasa. Struktura grafena je osnovna struktura mnogih supstanci koje sadrže ugljik kao što su grafit, dijamant, drveni ugljen, ugljične nanocijevi, itd.
Štaviše, postoje mnoga važna i neuobičajena svojstva u grafenu. Na primjer, to je najjači materijal koji smo ikada testirali. Nadalje, može provoditi toplinu i električnu energiju s velikom efikasnošću. Supstanca je skoro providna. Osim toga, pokazuje dijamagnetizam i takođe ima dvodimenzionalna svojstva.
Slika 01: Grafenski list
Svaki atom ugljenika u grafenskom listu ima četiri veze oko sebe, kao što su tri sigma veze sa tri druga atoma ugljenika u istoj ravni i pi veza okomita na ravan. Udaljenost između dva atoma ugljika u ovoj strukturi je oko 1,42 Å. Kao rezultat toga, čvrsto zbijeni atomi ugljika i sp2 hibridizacija svakog atoma ugljika daju grafenu visoku stabilnost. Stoga, ako ove ploče izložimo drugim supstancama koje sadrže ugljik kao što je ugljovodonik, one mogu popraviti oštećenja na samim pločama.
Primjena grafena je u oblasti medicine (inženjering tkiva, bioimaging, dostava lijekova, testiranje, toksičnost), u elektronici (proizvodnja tranzistora, prozirnih provodnih elektroda, optoelektronika, itd.), u obradi svjetlosti (optička modulatori, UV sočiva) itd.
Šta su karbonska vlakna?
Ugljična vlakna su oblik vlakana koji uglavnom ima atome ugljika raspoređenih u heksagonalni uzorak. Ova vlakna imaju oko 5-10 mikrometara u prečniku. Iznad svega, ova supstanca je dostupna u obliku kontinuirane vučne namotane na kotur. A, ova vuča sadrži snop hiljada pojedinačnih karbonskih vlakana na kontinuirani način. Štaviše, ovaj paket je zaštićen organskim premazom. Stoga možemo odmotati vuču za predviđenu primjenu.
Atomska struktura ovog materijala je slična strukturi grafena; heksagonalni uzorak. Štaviše, postoje dva oblika karbonskih vlakana prema prethodniku koji koristimo za izradu ovog materijala; turbostratični ili grafitni. Ponekad je to hibrid obje strukture.
Slika 02: Tkanina od tkanih karbonskih vlakana
Najvažnija svojstva ovog materijala uključuju visoku krutost, visoku vlačnu čvrstoću, malu težinu, visoku hemijsku otpornost, toleranciju na visoke temperature i nisko termičko širenje. Zbog ovih svojstava, karbonska vlakna su popularna u svemirskim aplikacijama, vojsci, itd.
Koja je razlika između grafena i karbonskih vlakana?
Grafen je alotrop ugljika koji ima jedan sloj atoma ugljika raspoređenih u pravilnom heksagonalnom uzorku, dok su karbonska vlakna oblik vlakana koji uglavnom ima atome ugljika raspoređene u heksagonalni uzorak. To su materijali sastavljeni uglavnom od atoma ugljika. Međutim, razlikuju se jedni od drugih prema debljini. Stoga je ključna razlika između grafena i karbonskih vlakana ta što grafen ima debljinu sloja jednog atoma ugljika, dok karbonska vlakna imaju debljinu mikrometarske skale. Još jedna bitna razlika između grafena i karbonskih vlakana je ta što se grafenski listovi čvrsto pakuju, dok karbonska vlakna nemaju čvrsto zbijene listove.
Infografika ispod o razlici između grafena i karbonskih vlakana pokazuje više razlika između oba.
Sažetak – Grafen protiv karbonskih vlakana
Grafen i karbonska vlakna su važni materijali koji sadrže ugljik. Ključna razlika između grafena i karbonskih vlakana je ta što grafen ima debljinu jednog sloja atoma ugljika, dok karbonska vlakna imaju mikrometarsku debljinu.
