Klíčový rozdíl mezi grafenem a uhlíkovými vlákny je v tom, že grafen má tloušťku vrstvy jednoho atomu uhlíku, zatímco uhlíkové vlákno má tloušťku mikrometrů.
Grafen i uhlíková vlákna jsou látky obsahující uhlík. Grafen obsahuje pouze atomy uhlíku, zatímco uhlíková vlákna většinou obsahují uhlík spolu s některými dalšími prvky, jako je kyslík a dusík. Dalším důležitým rozdílem mezi grafenem a uhlíkovými vlákny je způsob, jakým se uhlíkové listy v těchto látkách propojují. Oba typy však obsahují uhlík uspořádaný do stejného pravidelného šestiúhelníkového vzoru.
Co je grafen?
Grafen je alotrop uhlíku, který má jedinou vrstvu atomů uhlíku uspořádaných v pravidelném šestiúhelníkovém vzoru. V důsledku toho se jedná o semikov, který má malé překrytí mezi valenčními a vodivostními pásy. Struktura grafenu je základní strukturou mnoha látek obsahujících uhlík, jako je grafit, diamant, dřevěné uhlí, uhlíkové nanotrubice atd.
Navíc grafen má mnoho důležitých a neobvyklých vlastností. Je to například nejpevnější materiál, jaký jsme kdy testovali. Kromě toho může vést teplo a elektřinu s vysokou účinností. Látka je téměř průhledná. Kromě toho vykazuje diamagnetismus a má také dvourozměrné vlastnosti.
Obrázek 01: Grafenový list
Každý atom uhlíku v grafenové fólii má kolem sebe čtyři vazby, například tři vazby sigma se třemi dalšími atomy uhlíku ve stejné rovině a vazbu pí kolmou k rovině. Vzdálenost mezi dvěma atomy uhlíku v této struktuře je asi 1,42 Á. Výsledkem je, že těsně sbalené atomy uhlíku a hybridizace sp2 každého atomu uhlíku dávají grafenu jeho vysokou stabilitu. Pokud tedy tyto plechy vystavíme působení jiných látek obsahujících uhlík, jako jsou uhlovodíky, mohou samy opravit poškození plechů.
Aplikace grafenu jsou v oblasti medicíny (tkáňové inženýrství, bioimaging, podávání léků, testování, toxicita), v elektronice (výroba tranzistorů, transparentních vodivých elektrod, optoelektronika atd.), ve zpracování světla (optické modulátory, UV čočky) atd.
Co je uhlíkové vlákno?
Uhlíkové vlákno je forma vlákna, která má většinou atomy uhlíku uspořádané do šestiúhelníkového vzoru. Tato vlákna mají průměr asi 5-10 mikrometrů. Tato látka je dostupná především ve formě kontinuálního koudele navinutého na cívku. A tato koudel obsahuje kontinuálně svazek tisíců jednotlivých uhlíkových vláken. Navíc je tento svazek chráněn organickým povlakem. Proto můžeme odvinout vlek pro zamýšlenou aplikaci.
Atomová struktura tohoto materiálu je podobná jako u grafenu; šestihranný vzor. Navíc existují dvě formy uhlíkových vláken podle prekurzoru, který používáme k výrobě tohoto materiálu; turbostratické nebo grafitické. Někdy je to hybrid obou struktur.
Obrázek 02: Tkanina vyrobená z tkaných uhlíkových vláken
Mezi nejdůležitější vlastnosti tohoto materiálu patří vysoká tuhost, vysoká pevnost v tahu, nízká hmotnost, vysoká chemická odolnost, odolnost vůči vysokým teplotám a nízká tepelná roztažnost. Díky těmto vlastnostem jsou uhlíková vlákna oblíbená v leteckých aplikacích, armádě atd.
Jaký je rozdíl mezi grafenem a uhlíkovými vlákny?
Grafen je alotrop uhlíku, který má jedinou vrstvu atomů uhlíku uspořádaných v pravidelném šestiúhelníkovém vzoru, zatímco uhlíkové vlákno je forma vlákna, která má většinou atomy uhlíku uspořádané do šestiúhelníkového vzoru. Jedná se o materiály složené převážně z atomů uhlíku. Liší se však od sebe tloušťkou. Klíčový rozdíl mezi grafenem a uhlíkovým vláknem je tedy v tom, že grafen má tloušťku vrstvy s jedním atomem uhlíku, zatímco uhlíkové vlákno má tloušťku mikrometrů. Dalším důležitým rozdílem mezi grafenem a uhlíkovými vlákny je to, že grafenové desky jsou pevně zabaleny, zatímco uhlíková vlákna nemají žádné těsně zabalené listy.
Níže uvedená infografika o rozdílu mezi grafenem a uhlíkovým vláknem ukazuje více rozdílů mezi oběma.
Shrnutí – grafen vs uhlíkové vlákno
Grafen a uhlíková vlákna jsou důležité materiály obsahující uhlík. Klíčový rozdíl mezi grafenem a uhlíkovým vláknem je v tom, že grafen má tloušťku vrstvy jednoho atomu uhlíku, zatímco uhlíkové vlákno má tloušťku v mikrometrech.
