Kľúčový rozdiel medzi grafénom a uhlíkovým vláknom je v tom, že grafén má hrúbku vrstvy jedného atómu uhlíka, zatiaľ čo uhlíkové vlákno má hrúbku mikrometrov.
Grafén aj uhlíkové vlákno sú látky obsahujúce uhlík. Grafén obsahuje iba atómy uhlíka, zatiaľ čo uhlíkové vlákna väčšinou obsahujú uhlík spolu s niektorými ďalšími prvkami, ako je kyslík a dusík. Ďalším dôležitým rozdielom medzi grafénom a uhlíkovými vláknami je spôsob, akým sa uhlíkové listy v týchto látkach spájajú. Oba typy však obsahujú uhlík usporiadaný do rovnakého pravidelného šesťuholníkového vzoru.
Čo je grafén?
Grafén je alotrop uhlíka, ktorý má jednu vrstvu atómov uhlíka usporiadanú v pravidelnom šesťuholníkovom vzore. V dôsledku toho ide o semikov, ktorý má malé prekrytie medzi valenčnými a vodivými pásmi. Štruktúra grafénu je základnou štruktúrou mnohých látok obsahujúcich uhlík, ako je grafit, diamant, drevené uhlie, uhlíkové nanorúrky atď.
Navyše, grafén má mnoho dôležitých a nezvyčajných vlastností. Ide napríklad o najpevnejší materiál, aký sme kedy testovali. Okrem toho môže viesť teplo a elektrinu s vysokou účinnosťou. Látka je takmer priehľadná. Okrem toho vykazuje diamagnetizmus a má aj dvojrozmerné vlastnosti.
Obrázok 01: Grafén
Každý atóm uhlíka v grafénovej vrstve má okolo seba štyri väzby, napríklad tri sigma väzby s tromi ďalšími atómami uhlíka v rovnakej rovine a pí väzbu kolmú na rovinu. Vzdialenosť medzi dvoma atómami uhlíka v tejto štruktúre je približne 1,42 Á. Výsledkom je, že tesne zbalené atómy uhlíka a hybridizácia sp2 každého atómu uhlíka dávajú grafénu jeho vysokú stabilitu. Ak teda tieto dosky vystavíme pôsobeniu iných látok obsahujúcich uhlík, ako sú napríklad uhľovodíky, môžu samy opraviť poškodenia v doskách.
Aplikácie grafénu sú v oblasti medicíny (tkanivové inžinierstvo, biozobrazovanie, podávanie liekov, testovanie, toxicita), v elektronike (výroba tranzistorov, priehľadných vodivých elektród, optoelektronika atď.), v spracovaní svetla (optické modulátory, UV šošovky) atď.
Čo je uhlíkové vlákno?
Uhlíkové vlákno je forma vlákna, ktorá má väčšinou atómy uhlíka usporiadané do šesťuholníkového vzoru. Tieto vlákna majú priemer približne 5-10 mikrometrov. Predovšetkým je táto látka dostupná vo forme súvislej kúdele navinutej na cievku. A táto kúdeľ obsahuje zväzok tisícov jednotlivých uhlíkových vlákien nepretržite. Navyše je tento zväzok chránený organickým povlakom. Preto môžeme odvinúť vlek pre zamýšľanú aplikáciu.
Atómová štruktúra tohto materiálu je podobná štruktúre grafénu; šesťuholníkový vzor. Okrem toho existujú dve formy uhlíkových vlákien podľa prekurzora, ktorý používame na výrobu tohto materiálu; turbostratické alebo grafitické. Niekedy je to hybrid oboch štruktúr.
Obrázok 02: Tkanina vyrobená z tkaných uhlíkových vlákien
Medzi najdôležitejšie vlastnosti tohto materiálu patrí vysoká tuhosť, vysoká pevnosť v ťahu, nízka hmotnosť, vysoká chemická odolnosť, tolerancia vysokých teplôt a nízka tepelná rozťažnosť. Vďaka týmto vlastnostiam sú uhlíkové vlákna obľúbené v leteckom a kozmickom priemysle, armáde atď.
Aký je rozdiel medzi grafénom a uhlíkovým vláknom?
Grafén je alotróp uhlíka, ktorý má jednu vrstvu atómov uhlíka usporiadanú v pravidelnom šesťuholníkovom vzore, zatiaľ čo uhlíkové vlákno je formou vlákna, ktoré má väčšinou atómy uhlíka usporiadané do šesťuholníkového vzoru. Ide o materiály zložené prevažne z atómov uhlíka. Líšia sa však od seba podľa hrúbky. Kľúčový rozdiel medzi grafénom a uhlíkovým vláknom je teda v tom, že grafén má hrúbku vrstvy s jedným atómom uhlíka, zatiaľ čo uhlíkové vlákno má hrúbku mikrometrov. Ďalším dôležitým rozdielom medzi grafénom a uhlíkovými vláknami je to, že grafénové dosky sú pevne zabalené, zatiaľ čo uhlíkové vlákna nemajú žiadne tesne zabalené listy.
Nižšie uvedená infografika o rozdieloch medzi grafénom a uhlíkovými vláknami ukazuje viac rozdielov medzi oboma.
Zhrnutie – grafén vs uhlíkové vlákno
Grafén a uhlíkové vlákna sú dôležité materiály obsahujúce uhlík. Kľúčový rozdiel medzi grafénom a uhlíkovým vláknom je v tom, že grafén má hrúbku vrstvy s jedným atómom uhlíka, zatiaľ čo uhlíkové vlákno má hrúbku mikrometrov.
