تفاوت اصلی بین گرافن و فیبر کربن این است که گرافن دارای ضخامت لایه تک اتم کربن است در حالی که الیاف کربن دارای ضخامت مقیاس میکرومتر است.
هم گرافن و هم فیبر کربن مواد حاوی کربن هستند. گرافن فقط حاوی اتم های کربن است در حالی که فیبر کربن بیشتر حاوی کربن همراه با برخی عناصر دیگر مانند اکسیژن و نیتروژن است. یکی دیگر از تفاوت های مهم بین گرافن و فیبر کربن در نحوه اتصال ورقه های کربن در این مواد است. با این حال، هر دو نوع حاوی کربن هستند که در یک الگوی شش ضلعی منظم مرتب شده اند.
گرافن چیست؟
گرافن یک آلوتروپ کربن است که دارای یک لایه منفرد از اتم های کربن است که در یک الگوی شش ضلعی منظم قرار گرفته اند. در نتیجه، این یک نیمه فلز است که دارای همپوشانی کوچکی بین باندهای ظرفیت و هدایت است. ساختار گرافن ساختار اساسی بسیاری از مواد حاوی کربن مانند گرافیت، الماس، زغال چوب، نانولوله های کربنی و غیره است.
علاوه بر این، بسیاری از خواص مهم و غیر معمول در گرافن وجود دارد. به عنوان مثال، این قوی ترین ماده ای است که ما تاکنون آزمایش کرده ایم. علاوه بر این، می تواند گرما و الکتریسیته را با راندمان بالا هدایت کند. این ماده تقریباً شفاف است. جدای از آن، دیامغناطیس را نشان می دهد و همچنین دارای خواص دو بعدی است.
شکل 01: ورق گرافن
هر اتم کربن در ورق گرافن دارای چهار پیوند در اطراف خود است، مانند سه پیوند سیگما با سه اتم کربن دیگر در همان صفحه و یک پیوند pi عمود بر صفحه.فاصله بین دو اتم کربن در این ساختار حدود 1.42 Å است. در نتیجه، اتم‌های کربن فشرده و هیبریداسیون sp2 هر اتم کربن به گرافن پایداری بالایی می‌دهد. بنابراین، اگر این ورق‌ها را در معرض سایر مواد حاوی کربن مانند هیدروکربن قرار دهیم، می‌توانند آسیب‌های وارده به ورقه‌ها را ترمیم کنند.
کاربردهای گرافن در زمینه پزشکی (مهندسی بافت، تصویربرداری زیستی، دارورسانی، آزمایش، سمیت)، در الکترونیک (تولید ترانزیستور، الکترودهای رسانای شفاف، الکترونیک نوری و غیره)، در پردازش نور (اپتیکال) است. تعدیل کننده ها، لنز UV)، و غیره.
فیبر کربن چیست؟
فیبر کربن شکلی از الیاف است که عمدتاً دارای اتم های کربن است که در یک الگوی شش ضلعی قرار گرفته اند. قطر این الیاف حدود 5-10 میکرومتر است. مهمتر از همه، این ماده به صورت یک بکسل پیوسته بر روی قرقره موجود است. و این بکسل شامل یک بسته نرم افزاری از هزاران رشته کربن جداگانه به صورت پیوسته است.علاوه بر این، این بسته نرم افزاری با یک پوشش ارگانیک محافظت می شود. بنابراین، می‌توانیم یدک‌کش را برای کاربرد مورد نظر باز کنیم.
ساختار اتمی این ماده مشابه ساختار گرافن است. الگوی شش ضلعی علاوه بر این، دو شکل از فیبر کربن با توجه به پیش ماده ای که برای ساخت این ماده استفاده می کنیم، وجود دارد. توربوستراتیک یا گرافیتی. گاهی اوقات، ترکیبی از هر دو ساختار است.
شکل 02: پارچه ساخته شده از رشته های کربن بافته شده
مهمترین خواص این ماده عبارتند از سفتی بالا، استحکام کششی بالا، وزن کم، مقاومت شیمیایی بالا، تحمل دمای بالا و انبساط حرارتی کم. با توجه به این خواص، فیبر کربن در کاربردهای هوافضا، نظامی و غیره محبوب است.
تفاوت بین گرافن و فیبر کربن چیست؟
گرافن یک آلوتروپ کربن است که دارای یک لایه منفرد از اتم های کربن است که در یک الگوی شش ضلعی منظم قرار گرفته اند در حالی که فیبر کربن شکلی از فیبر است که عمدتاً دارای اتم های کربن است که در یک الگوی شش ضلعی قرار گرفته اند. اینها موادی هستند که عمدتاً از اتم های کربن تشکیل شده اند. اما با توجه به ضخامت آنها با یکدیگر تفاوت دارند. از این رو، تفاوت اصلی بین گرافن و فیبر کربن این است که گرافن دارای ضخامت لایه تک اتم کربن است در حالی که فیبر کربن دارای ضخامت مقیاس میکرومتر است. یکی دیگر از تفاوت های مهم بین گرافن و فیبر کربن این است که ورق های گرافن محکم بسته می شوند در حالی که فیبر کربن هیچ ورقه محکم بسته بندی نشده ای ندارد.
اینفوگرافیک زیر در مورد تفاوت بین گرافن و فیبر کربن تفاوت های بیشتری را بین هر دو نشان می دهد.
خلاصه - گرافن در مقابل فیبر کربن
گرافن و فیبر کربن مواد مهم حاوی کربن هستند. تفاوت اصلی بین گرافن و فیبر کربن این است که گرافن دارای ضخامت لایه تک اتم کربن است در حالی که فیبر کربن دارای ضخامت مقیاس میکرومتر است.
