Kluczowa różnica między grafenem a włóknem węglowym polega na tym, że grafen ma grubość warstwy pojedynczego 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 kilkoma innymi pierwiastkami, takimi jak tlen i azot. Inną ważną różnicą między grafenem a włóknem węglowym jest sposób, w jaki arkusze węglowe zazębiają się w tych substancjach. Jednak oba typy zawierają węgiel ułożony w ten sam regularny sześciokątny wzór.
Co to jest grafen?
Grafen to alotrop węgla, który ma pojedynczą warstwę atomów węgla ułożonych w regularny sześciokątny wzór. W konsekwencji jest to półmetal, który w niewielkim stopniu nakłada się na pasma walencyjne i przewodnictwa. Struktura grafenu jest podstawową strukturą wielu substancji zawierających węgiel, takich jak grafit, diament, węgiel, nanorurki węglowe itp.
Ponadto grafen ma wiele ważnych i nietypowych właściwości. Na przykład jest to najmocniejszy materiał, jaki kiedykolwiek testowaliśmy. Ponadto może przewodzić ciepło i elektryczność z wysoką wydajnością. Substancja jest prawie przezroczysta. Poza tym wykazuje diamagnetyzm, a także posiada właściwości dwuwymiarowe.
Rysunek 01: Arkusz grafenowy
Każdy atom węgla w arkuszu grafenowym ma wokół siebie cztery wiązania, takie jak trzy wiązania sigma z trzema innymi atomami węgla w tej samej płaszczyźnie oraz 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 wysoką stabilność. Tak więc, 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, przezroczystych elektrod przewodzących, optoelektronika itp.), w obróbce światła (optyka modulatory, soczewki UV) itp.
Co to jest włókno węglowe?
Włókno węglowe to forma włókna, która ma głównie atomy węgla ułożone w sześciokątny wzór. Włókna te mają średnicę około 5-10 mikrometrów. Przede wszystkim ta substancja jest dostępna w postaci ciągłego holownika nawiniętego na szpulę. A ten kabel zawiera wiązkę tysięcy pojedynczych włókien węglowych w sposób ciągły. Ponadto wiązka ta jest zabezpieczona powłoką organiczną. Dlatego możemy rozwinąć hol do zamierzonego zastosowania.
Struktura atomowa tego materiału jest podobna do struktury grafenu; sześciokątny wzór. Co więcej, istnieją dwie formy włókna węglowego, zgodnie z prekursorem, którego używamy do produkcji tego materiału; turbostratyczne lub grafitowe. Czasami jest to hybryda obu struktur.
Rysunek 02: Tkanina wykonana z tkanych włókien węglowych
Najważniejsze właściwości tego materiału to wysoka sztywność, wysoka wytrzymałość na rozciąganie, niska waga, wysoka odporność chemiczna, tolerancja na wysokie temperatury i niska rozszerzalność cieplna. Ze względu na te właściwości włókno węglowe jest popularne w zastosowaniach lotniczych, wojskowych itp.
Jaka jest różnica między grafenem a włóknem węglowym?
Grafen to alotrop węgla, który ma pojedynczą warstwę atomów węgla ułożonych w regularny heksagonalny wzór, podczas gdy włókno węglowe jest formą włókna, która ma głównie atomy węgla ułożone w heksagonalny wzór. Są to materiały składające się głównie z atomów węgla. Różnią się jednak od siebie grubością. Stąd kluczowa różnica między grafenem a włóknem węglowym polega na tym, że grafen ma grubość warstwy pojedynczego atomu węgla, podczas gdy włókno węglowe ma grubość w skali mikrometrowej. 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 różnicy między grafenem a włóknem węglowym pokazuje więcej różnic między nimi.
Podsumowanie – Grafen kontra włókno węglowe
Grafen i włókno węglowe to ważne materiały zawierające węgiel. Kluczową różnicą między grafenem a włóknem węglowym jest to, że grafen ma grubość warstwy pojedynczego atomu węgla, podczas gdy włókno węglowe ma grubość w skali mikrometrowej.
