Ключевое различие между графеном и углеродным волокном заключается в том, что графен имеет толщину слоя одного атома углерода, тогда как толщина углеродного волокна составляет микрометр.
И графен, и углеродное волокно являются углеродосодержащими 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. Еще одно важное различие между графеном и углеродным волокном заключается в том, как углеродные листы соединяются в этих веществах. Однако оба типа содержат углерод, расположенный в одном и том же правильном гексагональном порядке.
Что такое графен?
Графен - это аллотроп углерода, который имеет один слой атомов углерода, расположенных в правильном шестиугольном узоре. Следовательно, это полуметалл с небольшим перекрытием валентной зоны и зоны проводимости. Структура графена является базовой структурой многих углеродсодержащих веществ, таких как графит, алмаз, древесный уголь, углеродные нанотрубки и т. д.
Кроме того, у графена есть много важных и необычных свойств. Например, это самый прочный материал, который мы когда-либо тестировали. Кроме того, он может проводить тепло и электричество с высокой эффективностью. Вещество почти прозрачное. Кроме того, он проявляет диамагнетизм, а также обладает двумерными свойствами.
Рисунок 01: Графеновый лист
Каждый атом углерода в листе графена имеет вокруг себя четыре связи, например, три сигма-связи с тремя другими атомами углерода в той же плоскости и пи-связь, перпендикулярную 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 придают графену высокую стабильность. Таким образом, если мы подвергнем эти листы воздействию других углеродосодержащих веществ, таких как углеводород, они могут восстановить повреждения самих листов.
Применения графена находятся в области медицины (тканевая инженерия, биоимиджинг, доставка лекарств, тестирование, токсичность), в электронике (производство транзисторов, прозрачных проводящих электродов, оптоэлектроника и т. д.), в обработке света (оптическая модуляторы, УФ линзы) и др.
Что такое углеродное волокно?
Углеродное волокно - это форма волокна, состоящая в основном из атомов углерода, расположенных в виде шестиугольника. Эти волокна имеют диаметр около 5-10 микрометров. Прежде всего, это вещество доступно в виде непрерывной жгута, намотанной на катушку. И этот жгут содержит непрерывный пучок из тысяч отдельных углеродных нитей. Причем этот пучок защищен органическим покрытием. Поэтому мы можем разматывать жгут по назначению.
Атомная структура этого материала аналогична структуре графена; шестиугольный узор. Более того, существует две формы углеродного волокна в зависимости от предшественника, который мы используем для изготовления этого материала; турбостратные или графитовые. Иногда это гибрид обеих структур.
Рисунок 02: Ткань из тканых углеродных нитей
Наиболее важными свойствами этого материала являются высокая жесткость, высокая прочность на растяжение, малый вес, высокая химическая стойкость, устойчивость к высоким температурам и низкое тепловое расширение. Благодаря этим свойствам углеродное волокно популярно в аэрокосмической, военной и т. д.
В чем разница между графеном и углеродным волокном?
Графен - это аллотроп углерода, который имеет один слой атомов углерода, расположенных в правильном шестиугольном узоре, в то время как углеродное волокно - это форма волокна, в которой атомы углерода в основном расположены в шестиугольном узоре. Это материалы, состоящие в основном из атомов углерода. Однако они отличаются друг от друга по толщине. Следовательно, ключевое различие между графеном и углеродным волокном заключается в том, что графен имеет толщину слоя одного атома углерода, тогда как углеродное волокно имеет толщину в микрометровом масштабе. Еще одно важное различие между графеном и углеродным волокном заключается в том, что графеновые листы плотно упакованы, тогда как углеродное волокно не имеет плотно упакованных листов.
Приведенная ниже инфографика о разнице между графеном и углеродным волокном показывает больше различий между ними.
Резюме – Графен против углеродного волокна
Графен и углеродное волокно являются важными углеродосодержащими материалами. Ключевое различие между графеном и углеродным волокном заключается в том, что графен имеет толщину слоя с одним атомом углерода, тогда как углеродное волокно имеет толщину в микрометровом масштабе.
