Ključna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni je, da ima grafen debelino plasti enega ogljikovega atoma, medtem ko imajo ogljikova vlakna mikrometrsko debelino.
Tako grafen kot ogljikova vlakna so snovi, ki vsebujejo ogljik. Grafen vsebuje samo ogljikove atome, medtem ko ogljikova vlakna večinoma vsebujejo ogljik skupaj z nekaterimi drugimi elementi, kot sta kisik in dušik. Druga pomembna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni je v načinu, kako se ogljikove plošče prepletajo v teh snoveh. Vendar obe vrsti vsebujeta ogljik, razporejen v istem pravilnem šesterokotnem vzorcu.
Kaj je grafen?
Grafen je alotrop ogljika, ki ima eno plast ogljikovih atomov, razporejenih v pravilnem šesterokotnem vzorcu. Posledično je polmetal z majhnim prekrivanjem med valenčnimi in prevodnimi pasovi. Struktura grafena je osnovna struktura številnih snovi, ki vsebujejo ogljik, kot so grafit, diamant, oglje, ogljikove nanocevke itd.
Poleg tega ima grafen veliko pomembnih in neobičajnih lastnosti. Na primer, to je najmočnejši material, kar smo jih kdaj preizkusili. Poleg tega lahko prevaja toploto in elektriko z visoko učinkovitostjo. Snov je skoraj prozorna. Poleg tega kaže diamagnetizem in ima tudi dvodimenzionalne lastnosti.
Slika 01: Grafenski list
Vsak atom ogljika v grafenskem listu ima okoli sebe štiri vezi, kot so tri sigma vezi s tremi drugimi atomi ogljika v isti ravnini in vez pi, pravokotna na ravnino. Razdalja med dvema atomoma ogljika v tej strukturi je približno 1,42 Å. Kot rezultat, tesno zapakirani atomi ogljika in hibridizacija sp2 vsakega atoma ogljika dajejo grafenu visoko stabilnost. Če torej te plošče izpostavimo drugim snovem, ki vsebujejo ogljik, kot je ogljikovodik, lahko same popravijo poškodbe na ploščah.
Uporaba grafena je na področju medicine (tkivno inženirstvo, bioslikovanja, dostava zdravil, testiranje, toksičnost), v elektroniki (proizvodnja tranzistorjev, prozornih prevodnih elektrod, optoelektronika itd.), pri obdelavi svetlobe (optična modulatorji, UV leče) itd.
Kaj so ogljikova vlakna?
Ogljikova vlakna so oblika vlaken, ki ima večinoma ogljikove atome, razporejene v šesterokotni vzorec. Ta vlakna imajo premer približno 5-10 mikrometrov. Predvsem je ta snov na voljo v obliki neprekinjenega prediva, navitega na kolut. In ta predivo vsebuje sveženj tisočih posameznih ogljikovih filamentov na neprekinjen način. Poleg tega je ta sveženj zaščiten z organskim premazom. Zato lahko odvijemo vleko za predvideno uporabo.
Atomska struktura tega materiala je podobna strukturi grafena; šesterokotni vzorec. Poleg tega obstajata dve obliki ogljikovih vlaken glede na predhodnik, ki ga uporabljamo za izdelavo tega materiala; turbostratni ali grafitni. Včasih je hibrid obeh struktur.
Slika 02: Tkanina iz tkanih ogljikovih filamentov
Najpomembnejše lastnosti tega materiala vključujejo visoko togost, visoko natezno trdnost, nizko težo, visoko kemično odpornost, toleranco na visoke temperature in majhno toplotno raztezanje. Zaradi teh lastnosti so ogljikova vlakna priljubljena v vesoljskih aplikacijah, vojski itd.
Kakšna je razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni?
Grafen je alotrop ogljika, ki ima eno plast ogljikovih atomov, razporejenih v pravilnem šestkotnem vzorcu, medtem ko so ogljikova vlakna oblika vlaken, ki ima večinoma ogljikove atome, razporejene v šesterokotnem vzorcu. To so materiali, sestavljeni predvsem iz ogljikovih atomov. Razlikujejo pa se med seboj po debelini. Zato je ključna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni ta, da ima grafen debelino plasti enega ogljikovega atoma, medtem ko ima ogljikova vlakna mikrometrsko debelino. Druga pomembna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni je, da so grafenske plošče tesno zapakirane, medtem ko ogljikova vlakna nimajo tesno zapakiranih plošč.
Spodnja infografika o razlikah med grafenom in ogljikovimi vlakni prikazuje več razlik med obema.
Povzetek – grafen proti ogljikovim vlaknom
Grafen in ogljikova vlakna so pomembni materiali, ki vsebujejo ogljik. Ključna razlika med grafenom in ogljikovimi vlakni je, da ima grafen debelino plasti enega ogljikovega atoma, medtem ko ima ogljikova vlakna mikrometrsko debelino.
