Differenza tra grafene e fibra di carbonio

Il differenza fondamentale tra grafene e fibra di carbonio è quello il grafene ha uno spessore di singolo atomo di carbonio mentre la fibra di carbonio ha uno spessore di micrometria.

Sia il grafene che la fibra di carbonio sono sostanze contenenti carbonio. Il grafene contiene solo atomi di carbonio, mentre la fibra di carbonio contiene principalmente carbonio insieme ad altri elementi come l'ossigeno e l'azoto. Un'altra importante differenza tra grafene e fibra di carbonio è il modo in cui i fogli di carbonio si bloccano in queste sostanze. Tuttavia, entrambi i tipi contengono carbonio disposto nello stesso schema esagonale regolare.

CONTENUTO

1. Panoramica e differenza chiave
2. Cos'è il grafene
3. Cos'è la fibra di carbonio
4. Confronto affiancato - Grafene vs fibra di carbonio in forma tabulare
5. Sommario

Cos'è il grafene?

Il grafene è un allotropo di carbonio che ha un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un modello esagonale regolare. Di conseguenza, è un semimetale che ha una piccola sovrapposizione tra le bande di valenza e conduzione. La struttura del grafene è la struttura di base di molte sostanze contenenti carbonio come grafite, diamante, carbone, nanotubi di carbonio, ecc..

Inoltre, ci sono molte proprietà importanti e poco comuni nel grafene. Ad esempio, è il materiale più forte che abbiamo mai testato. Inoltre, può condurre calore ed elettricità in alta efficienza. La sostanza è quasi trasparente Oltre a questo, mostra diamagnetismo e ha anche proprietà bidimensionali.

Figura 01: foglio di grafene

Ogni atomo di carbonio nel foglio di grafene ha quattro legami attorno ad esso, come tre sigma legami con altri tre atomi di carbonio nello stesso piano e un legame pi perpendicolare al piano. La distanza tra i due atomi di carbonio in questa struttura è di circa 1,42 Å. Di conseguenza, gli atomi di carbonio strettamente imballati e l'ibridazione sp2 di ciascun atomo di carbonio conferiscono al grafene la sua elevata stabilità. Quindi, se esponiamo questi fogli ad altre sostanze contenenti carbonio come l'idrocarburo, essi possono riparare i danni nei fogli stessi.

Le applicazioni del grafene sono nel campo della medicina (ingegneria tissutale, bioimaging, somministrazione di farmaci, test, tossicità), nell'elettronica (produzione di transistor, elettrodi conduttori trasparenti, optoelettronica, ecc.), Nell'elaborazione della luce (modulatori ottici, lenti UV) , eccetera.

Cos'è la fibra di carbonio?

La fibra di carbonio è una forma di fibra che ha per lo più atomi di carbonio disposti in un modello esagonale. Queste fibre hanno circa 5-10 micrometri di diametro. Soprattutto, questa sostanza è disponibile sotto forma di un avvolgimento continuo su una bobina. E questo rimorchio contiene un fascio di migliaia di singoli filamenti di carbonio in modo continuo. Inoltre, questo pacchetto è protetto con un rivestimento organico. Pertanto, possiamo svolgere il rimorchio per l'applicazione prevista.

La struttura atomica di questo materiale è simile a quella del grafene; modello esagonale. Inoltre, ci sono due forme di fibra di carbonio secondo il precursore che usiamo per fabbricare questo materiale; turbostratico o grafitico. A volte, è un ibrido di entrambe le strutture.

Figura 02: tessuto realizzato con filamenti di carbone intrecciato

Le proprietà più importanti di questo materiale comprendono elevata rigidità, elevata resistenza a trazione, peso ridotto, elevata resistenza chimica, tolleranza alle alte temperature e bassa dilatazione termica. A causa di queste proprietà, la fibra di carbonio è popolare nelle applicazioni aerospaziali, militari, ecc.

Qual è la differenza tra grafene e fibra di carbonio?

Il grafene è un allotropo di carbonio che ha un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un modello esagonale regolare mentre la fibra di carbonio è una forma di fibra che ha per lo più atomi di carbonio disposti in un modello esagonale. Questi sono materiali composti principalmente da atomi di carbonio. Tuttavia, differiscono l'uno dall'altro a seconda dello spessore. Quindi, la differenza chiave tra il grafene e la fibra di carbonio è che il grafene ha uno spessore di strato di atomo di carbonio singolo mentre la fibra di carbonio ha uno spessore di scala micrometrica. Un'altra importante differenza tra il grafene e la fibra di carbonio è che i fogli di grafene si impacchettano saldamente mentre la fibra di carbonio non ha fogli stretti.

L'infografica sottostante sulla differenza tra grafene e fibra di carbonio mostra più differenze tra entrambi.

Riepilogo: grafene vs fibra di carbonio

Il grafene e la fibra di carbonio sono importanti materiali contenenti carbonio. La differenza chiave tra il grafene e la fibra di carbonio è che il grafene ha uno spessore di singolo strato di atomo di carbonio mentre la fibra di carbonio ha uno spessore della scala di micrometri.

Riferimento:

1. "Potenziali applicazioni del grafene". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 24 ottobre 2018. Disponibile qui  
2. "Fibre di carbonio". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 29 ottobre 2018. Disponibile qui 

Cortesia dell'immagine:

1. "Graphene-3D-balls" di Jynto (parla) - Opera propria (CC0) via Commons Wikimedia  
2. "Kohlenstofffasermatte" di Hadhuey su Wikipedia in tedesco - Opera propria, (CC BY-SA 3.0) attraverso Commons Wikimedia