Разница между графеном и углеродным волокном

ключевое отличие между графеном и углеродным волокном является то, что графен имеет толщину слоя одного атома углерода, тогда как углеродное волокно имеет толщину в микрометровом масштабе.

Как графен, так и углеродное волокно являются углеродсодержащими веществами. Графен содержит только атомы углерода, в то время как углеродное волокно в основном содержит углерод вместе с некоторыми другими элементами, такими как кислород и азот. Другое важное различие между графеном и углеродным волокном заключается в том, что углеродные листы сцепляются в этих веществах. Тем не менее, оба типа содержат углерод, расположенный в одной правильной гексагональной схеме.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое графен
3. Что такое углеродное волокно
4. Сравнение бок о бок - графен против углеродного волокна в табличной форме
5. Резюме

Что такое графен?

Графен является аллотропом углерода, который имеет один слой атомов углерода, расположенных в виде правильной гексагональной структуры. Следовательно, это полуметалл с небольшим перекрытием валентной зоны и зоны проводимости. Структура графена является основной структурой многих углеродсодержащих веществ, таких как графит, алмаз, древесный уголь, углеродные нанотрубки и т. Д..

Кроме того, в графене есть много важных и необычных свойств. Например, это самый сильный материал, который мы когда-либо тестировали. Кроме того, он может проводить тепло и электричество с высокой эффективностью. Вещество почти прозрачное. Кроме того, он показывает диамагнетизм, а также имеет двумерные свойства.

Рисунок 01: Графеновый лист

Каждый атом углерода в графеновом листе имеет четыре связи вокруг него, такие как три сигма-связи с тремя другими атомами углерода в одной плоскости и пи-связь, перпендикулярная плоскости. Расстояние между двумя атомами углерода в этой структуре составляет около 1,42 Å. В результате плотно упакованные атомы углерода и sp2-гибридизация каждого атома углерода дают графену его высокую стабильность. Таким образом, если мы подвергаем эти листы другим углеродсодержащим веществам, таким как углеводород, они могут устранить повреждения в самих листах..

Применение графена в области медицины (тканевая инженерия, биоизображение, доставка лекарств, тестирование, токсичность), в электронике (производство транзисторов, прозрачных проводящих электродов, оптоэлектроника и т. Д.), В обработке света (оптические модуляторы, УФ-линзы). , и т.д.

Что такое углеродное волокно?

Углеродное волокно - это форма волокна, в которой в основном атомы углерода расположены по шестиугольной схеме. Эти волокна имеют диаметр около 5-10 микрометров. Прежде всего, это вещество доступно в виде непрерывного жгута, намотанного на катушку. И этот жгут непрерывно содержит пучок тысяч отдельных углеродных нитей. Кроме того, этот комплект защищен органическим покрытием. Поэтому мы можем размотать буксир для предполагаемого применения.

Атомная структура этого материала похожа на структуру графена; гексагональный рисунок. Кроме того, есть две формы углеродного волокна в зависимости от предшественника, который мы используем для изготовления этого материала; турбостратический или графитовый. Иногда это гибрид обеих структур.

Рисунок 02: Ткань из тканых углеродных нитей

Наиболее важные свойства этого материала включают высокую жесткость, высокую прочность на разрыв, малый вес, высокую химическую стойкость, устойчивость к высоким температурам и низкое тепловое расширение. Благодаря этим свойствам углеродное волокно пользуется популярностью в аэрокосмической, военной и др. Областях..

В чем разница между графеном и углеродным волокном?

Графен - это аллотроп углерода, который имеет один слой атомов углерода, расположенных в виде правильной гексагональной структуры, в то время как углеродное волокно представляет собой форму волокна, в которой в основном атомы углерода расположены в форме шестиугольника. Это материалы, состоящие в основном из атомов углерода. Однако они отличаются друг от друга по толщине. Следовательно, ключевое отличие графена от углеродного волокна состоит в том, что графен имеет толщину слоя с одним атомом углерода, тогда как углеродное волокно имеет толщину в микрометровом масштабе. Другое важное различие между графеном и углеродным волокном состоит в том, что листы графена плотно упаковываются, тогда как углеродное волокно не имеет плотно упакованных листов..

Приведенная ниже инфографика о разнице между графеном и углеродным волокном показывает больше различий между обоими.

Резюме - графен против углеродного волокна

Графен и углеродное волокно являются важными углеродсодержащими материалами. Основное различие между графеном и углеродным волокном состоит в том, что графен имеет толщину слоя с одним атомом углерода, тогда как углеродное волокно имеет толщину в микрометровом масштабе..

Ссылка:

1. «Потенциальные возможности применения графена». Википедия, Фонд Викимедиа, 24 октября 2018 г. Доступно здесь  
2. «Углеродные волокна». Википедия, Фонд Викимедиа, 29 октября 2018 г. Доступно здесь 

Изображение предоставлено:

1. «Графен-3D-шары» By Jynto (talk) - собственная работа (CC0) через Commons Wikimedia  
2. ”Kohlenstofffasermatte” Хадхуэй из Немецкой Википедии - собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia