Põhiline erinevus grafeeni ja süsinikkiu vahel on see, et grafeeni paksus on ühe süsinikuaatomi kiht, samas kui süsinikkiul on mikromeetri paksus.
Nii grafeen kui ka süsinikkiud on süsinikku sisaldavad ained. Grafeen sisaldab ainult süsinikuaatomeid, samas kui süsinikkiud sisaldab enamasti süsinikku koos mõne muu elemendiga, nagu hapnik ja lämmastik. Teine oluline erinevus grafeeni ja süsinikkiu vahel on viis, kuidas süsiniku lehed nendes ainetes haakuvad. Kuid mõlemad tüübid sisaldavad süsinikku, mis on paigutatud sama korrapärase kuusnurkse mustriga.
Mis on grafeen?
Grafeen on süsiniku allotroop, millel on üks kiht süsinikuaatomeid, mis on paigutatud korrapärase kuusnurkse mustriga. Järelikult on see poolmetall, millel on väike kattuvus valents- ja juhtivusribade vahel. Grafeeni struktuur on paljude süsinikku sisaldavate ainete, nagu grafiit, teemant, süsi, süsiniknanotorud jne, põhistruktuur.
Lisaks on grafeenil palju olulisi ja ebatavalisi omadusi. Näiteks on see kõige tugevam materjal, mida oleme kunagi katsetanud. Lisaks suudab see suure efektiivsusega juhtida soojust ja elektrit. Aine on peaaegu läbipaistev. Peale selle näitab see diamagnetismi ja sellel on ka kahemõõtmelised omadused.
Joonis 01: Grafeenileht
Grafeenilehe iga süsinikuaatomi ümber on neli sidet, näiteks kolm sigma-sidet kolme teise süsinikuaatomiga samal tasapinnal ja pi-side, mis on tasandiga risti. Kahe süsinikuaatomi vaheline kaugus selles struktuuris on umbes 1,42 Å. Selle tulemusena annavad tihed alt pakitud süsinikuaatomid ja iga süsinikuaatomi sp2 hübridisatsioon grafeenile kõrge stabiilsuse. Seega, kui puutume need lehed kokku muude süsinikku sisaldavate ainetega, nagu süsivesinik, võivad need lehtede kahjustused ise parandada.
Grafeeni kasutatakse meditsiinis (koetehnoloogia, biopildistamine, ravimite kohaletoimetamine, testimine, toksilisus), elektroonikas (transistoride tootmine, läbipaistvad juhtivad elektroodid, optoelektroonika jne), valgustöötluses (optiline) modulaatorid, UV-läätsed) jne
Mis on süsinikkiud?
Süsinikkiud on kiud, mille süsinikuaatomid on enamasti paigutatud kuusnurkse mustriga. Nende kiudude läbimõõt on umbes 5-10 mikromeetrit. Eelkõige on see aine saadaval rullile keritud pideva taku kujul. Ja see köik sisaldab pidev alt tuhandete üksikute süsinikkiudude kimpu. Lisaks on see kimp kaitstud orgaanilise kattega. Seetõttu saame puksiiri ettenähtud rakenduse jaoks lahti kerida.
Selle materjali aatomstruktuur on sarnane grafeeni omaga; kuusnurkne muster. Peale selle on süsinikkiudu kahte tüüpi vastav alt lähteainele, mida me selle materjali valmistamiseks kasutame; turbostraatiline või grafiitne. Mõnikord on see mõlema struktuuri hübriid.
Joonis 02: Kootud süsinikfilamentidest valmistatud kangas
Selle materjali kõige olulisemate omaduste hulka kuuluvad kõrge jäikus, kõrge tõmbetugevus, väike kaal, kõrge keemiline vastupidavus, kõrge temperatuuritaluvus ja madal soojuspaisumine. Nende omaduste tõttu on süsinikkiud populaarne lennunduses, sõjanduses jne.
Mis vahe on grafeenil ja süsinikkiul?
Grafeen on süsiniku allotroop, millel on üks kiht süsinikuaatomeid, mis on paigutatud korrapärase kuusnurkse mustriga, samas kui süsinikkiud on kiud, mille süsinikuaatomid on enamasti paigutatud kuusnurkse mustriga. Need on materjalid, mis koosnevad peamiselt süsinikuaatomitest. Need erinevad aga üksteisest paksuse järgi. Seega on peamine erinevus grafeeni ja süsinikkiu vahel see, et grafeeni paksus on ühe süsinikuaatomi kiht, samas kui süsinikkiul on mikromeetri paksus. Teine oluline erinevus grafeeni ja süsinikkiu vahel on see, et grafeenilehed pakitakse tihed alt, samas kui süsinikkiul pole tihed alt pakitud lehti.
Allpool olev infograafik grafeeni ja süsinikkiu erinevuste kohta näitab rohkem erinevusi mõlema vahel.
Kokkuvõte – grafeen vs süsinikkiud
Grafeen ja süsinikkiud on olulised süsinikku sisaldavad materjalid. Peamine erinevus grafeeni ja süsinikkiu vahel on see, et grafeeni paksus on ühe süsinikuaatomi kiht, samas kui süsinikkiul on mikromeetri paksus.
