Ključna razlika između grafena i karbonskih vlakana je u tome što grafen ima debljinu sloja jednog atoma ugljika, dok karbonska vlakna imaju mikrometarsku debljinu.
I grafen i karbonska vlakna su tvari koje sadrže ugljik. Grafen sadrži samo atome ugljika dok ugljična vlakna uglavnom sadrže ugljik uz neke druge elemente kao što su kisik i dušik. Još jedna važna razlika između grafena i ugljičnih vlakana je u načinu na koji se ugljične ploče isprepliću u tim tvarima. Međutim, obje vrste sadrže ugljik raspoređen u istom pravilnom šesterokutnom uzorku.
Što je grafen?
Grafen je alotrop ugljika koji ima jedan sloj ugljikovih atoma raspoređenih u pravilnom šesterokutnom uzorku. Posljedično, to je polumetal koji ima malo preklapanje između valentnih i vodljivih pojaseva. Struktura grafena osnovna je struktura mnogih tvari koje sadrže ugljik kao što su grafit, dijamant, drveni ugljen, ugljikove nanocijevi itd.
Štoviše, postoje mnoga važna i neuobičajena svojstva grafena. Na primjer, to je najjači materijal koji smo ikada testirali. Nadalje, može provoditi toplinu i električnu energiju uz visoku učinkovitost. Tvar je gotovo prozirna. Osim toga, pokazuje dijamagnetizam i također ima dvodimenzionalna svojstva.
Slika 01: Grafenski list
Svaki atom ugljika u grafenskom sloju ima četiri veze oko sebe, 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 toga, čvrsto zbijeni atomi ugljika i sp2 hibridizacija svakog atoma ugljika daju grafenu visoku stabilnost. Stoga, ako ove listove izložimo drugim tvarima koje sadrže ugljik kao što je ugljikovodik, oni mogu popraviti oštećenja na samim listovima.
Primjene grafena su u području medicine (inženjering tkiva, bioimaging, isporuka lijekova, testiranje, toksičnost), u elektronici (proizvodnja tranzistora, prozirnih vodljivih elektroda, optoelektronika, itd.), u obradi svjetlosti (optička modulatori, UV leće), itd.
Što su karbonska vlakna?
Ugljična vlakna su oblik vlakana koji uglavnom ima atome ugljika raspoređene u heksagonalni uzorak. Ta vlakna imaju promjer od 5-10 mikrometara. Iznad svega, ova tvar je dostupna u obliku neprekinute trake namotane na kolut. I ova vuča sadrži snop od tisuća pojedinačnih karbonskih niti na kontinuiran način. Štoviše, ovaj je svežanj zaštićen organskim premazom. Stoga možemo odmotati vuču za namjeravanu primjenu.
Atomska struktura ovog materijala slična je strukturi grafena; šesterokutni uzorak. Štoviše, postoje dva oblika karbonskih vlakana prema prethodniku koji koristimo za izradu ovog materijala; turbostratni ili grafitni. Ponekad je to hibrid obje strukture.
Slika 02: Tkanina izrađena od tkanih karbonskih filamenata
Najvažnija svojstva ovog materijala uključuju visoku krutost, visoku vlačnu čvrstoću, malu težinu, visoku kemijsku otpornost, toleranciju na visoke temperature i nisko toplinsko širenje. Zbog ovih svojstava, karbonska vlakna su popularna u primjenama u zrakoplovstvu, vojsci itd.
Koja je razlika između grafena i karbonskih vlakana?
Grafen je alotrop ugljika koji ima jedan sloj ugljikovih atoma raspoređenih u pravilnom šesterokutnom uzorku, dok je ugljično vlakno oblik vlakna koje uglavnom ima ugljikove atome raspoređene u heksagonalnom uzorku. To su materijali koji se uglavnom sastoje od atoma ugljika. Međutim, međusobno se razlikuju prema debljini. Dakle, ključna razlika između grafena i ugljičnih vlakana je u tome što grafen ima debljinu sloja jednog atoma ugljika, dok ugljična vlakna imaju mikrometarsku debljinu. Još jedna važna razlika između grafena i ugljičnih vlakana je ta što su ploče grafena čvrsto pakirane, dok karbonska vlakna nemaju tijesno pakirane ploče.
Donja infografika o razlikama između grafena i karbonskih vlakana pokazuje više razlika između njih.
Sažetak – grafen protiv karbonskih vlakana
Grafen i karbonska vlakna važni su materijali koji sadrže ugljik. Ključna razlika između grafena i karbonskih vlakana je u tome što grafen ima debljinu sloja jednog atoma ugljika, dok karbonska vlakna imaju mikrometarsku debljinu.
