Avainero grafeenin ja hiilikuidun välillä on, että grafeenin paksuus on yhden hiiliatomin kerros, kun taas hiilikuidun paksuus on mikrometriä.
Sekä grafeeni että hiilikuitu ovat hiiltä sisältäviä aineita. Grafeeni sisältää vain hiiliatomeja, kun taas hiilikuitu sisältää enimmäkseen hiiltä sekä joitain muita alkuaineita, kuten happea ja typpeä. Toinen tärkeä ero grafeenin ja hiilikuidun välillä on tavassa, jolla hiililevyt lukkiutuvat näihin aineisiin. Molemmat tyypit sisältävät kuitenkin hiiltä, joka on järjestetty samaan säännölliseen kuusikulmaiseen kuvioon.
Mikä on grafeeni?
Grafeeni on hiilen allotrooppi, jossa on yksi kerros hiiliatomeja, jotka on järjestetty säännölliseen kuusikulmaiseen kuvioon. Näin ollen se on puolimetalli, jolla on pieni päällekkäisyys valenssi- ja johtavuuskaistojen välillä. Grafeenin rakenne on monien hiiltä sisältävien aineiden, kuten grafiitin, timantin, hiilen, hiilinanoputkien jne., perusrakenne.
Lisäksi grafeenissa on monia tärkeitä ja epätavallisia ominaisuuksia. Se on esimerkiksi vahvin koskaan testaamamme materiaali. Lisäksi se voi johtaa lämpöä ja sähköä korkealla hyötysuhteella. Aine on lähes läpinäkyvää. Sen lisäksi se osoittaa diamagnetismia ja sillä on myös kaksiulotteisia ominaisuuksia.
Kuva 01: Grafeeniarkki
Grafeenilevyn jokaisessa hiiliatomissa on neljä sidosta ympärillään, kuten kolme sigmasidosta kolmen muun hiiliatomin kanssa samassa tasossa ja pi-sidos kohtisuorassa tasoon nähden. Kahden hiiliatomin välinen etäisyys tässä rakenteessa on noin 1,42 Å. Tämän seurauksena tiiviisti pakatut hiiliatomit ja kunkin hiiliatomin sp2-hybridisaatio antavat grafeenille sen korkean stabiilisuuden. Jos siis altistamme nämä levyt muille hiiltä sisältäville aineille, kuten hiilivedylle, ne voivat korjata arkkien vauriot itse.
Grafeenin sovelluksia on lääketieteen alalla (kudostekniikka, biokuvantaminen, lääkeannostelu, testaus, myrkyllisyys), elektroniikassa (transistorien valmistus, läpinäkyvät johtavat elektrodit, optoelektroniikka jne.), valonkäsittelyssä (optinen) modulaattorit, UV-linssit) jne.
Mikä on hiilikuitu?
Hiilikuitu on kuitumuoto, jossa on enimmäkseen hiiliatomeja kuusikulmaiseen kuvioon. Näiden kuitujen halkaisija on noin 5-10 mikrometriä. Ennen kaikkea tätä ainetta on saatavana kelalle kierrettynä jatkuvana hinauksena. Ja tämä touvi sisältää nipun tuhansia yksittäisiä hiilisäikeitä jatkuvalla tavalla. Lisäksi tämä nippu on suojattu orgaanisella pinnoitteella. Siksi voimme purkaa hinauksen aiottuun käyttötarkoitukseen.
Tämän materiaalin atomirakenne on samanlainen kuin grafeenin; kuusikulmainen kuvio. Lisäksi on olemassa kaksi hiilikuitumuotoa sen edeltäjän mukaan, jota käytämme tämän materiaalin valmistukseen; turbostraattinen tai grafiittinen. Joskus se on molempien rakenteiden hybridi.
Kuva 02: Kangas, joka on valmistettu kudotusta hiilifilamentista
Tämän materiaalin tärkeimpiä ominaisuuksia ovat korkea jäykkyys, korkea vetolujuus, alhainen paino, korkea kemiallinen kestävyys, korkean lämpötilan sieto ja alhainen lämpölaajeneminen. Näiden ominaisuuksien ansiosta hiilikuitu on suosittu ilmailusovelluksissa, armeijassa jne.
Mitä eroa on grafeenilla ja hiilikuidulla?
Grafeeni on hiilen allotrooppi, jossa on yksi kerros hiiliatomeja, jotka on järjestetty säännölliseen kuusikulmaiseen kuvioon, kun taas hiilikuitu on kuitumuoto, jossa on enimmäkseen hiiliatomeja kuusikulmaiseen kuvioon. Nämä ovat materiaaleja, jotka koostuvat pääasiassa hiiliatomeista. Ne eroavat kuitenkin toisistaan paksuuden mukaan. Siksi avainero grafeenin ja hiilikuidun välillä on se, että grafeenin paksuus on yksi hiiliatomikerros, kun taas hiilikuidun paksuus on mikrometriä. Toinen tärkeä ero grafeenin ja hiilikuidun välillä on, että grafeenilevyt pakkautuvat tiukasti, kun taas hiilikuiduissa ei ole tiiviisti pakattuja arkkeja.
Alla oleva infografiikka grafeenin ja hiilikuidun eroista näyttää enemmän eroja molempien välillä.
Yhteenveto – Grafeeni vs hiilikuitu
Grafeeni ja hiilikuitu ovat tärkeitä hiiltä sisältäviä materiaaleja. Keskeinen ero grafeenin ja hiilikuidun välillä on se, että grafeenin paksuus on yhden hiiliatomin kerros, kun taas hiilikuidun paksuus on mikrometriä.
