الفرق الرئيسي بين الجرافين وألياف الكربون هو أن الجرافين له سماكة طبقة ذرة كربون واحدة بينما ألياف الكربون لها سمك مقياس ميكرومتر.
كلا الجرافين وألياف الكربون مواد تحتوي على الكربون. يحتوي الجرافين على ذرات كربون فقط بينما تحتوي ألياف الكربون في الغالب على الكربون إلى جانب بعض العناصر الأخرى مثل الأكسجين والنيتروجين. الفرق المهم الآخر بين الجرافين وألياف الكربون هو الطريقة التي تتشابك بها صفائح الكربون في هذه المواد. ومع ذلك ، يحتوي كلا النوعين على كربون مرتبة في نفس النمط السداسي المنتظم.
ما هو الجرافين؟
الجرافين هو تآصل للكربون يحتوي على طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في نمط سداسي منتظم. وبالتالي ، فهو شبه معدني به تداخل صغير بين نطاقات التكافؤ والتوصيل. هيكل الجرافين هو التركيب الأساسي للعديد من المواد المحتوية على الكربون مثل الجرافيت ، الماس ، الفحم ، الأنابيب النانوية الكربونية ، إلخ.
علاوة على ذلك ، هناك العديد من الخصائص المهمة وغير الشائعة في الجرافين. على سبيل المثال ، إنها أقوى مادة اختبرناها على الإطلاق. علاوة على ذلك ، يمكنها توصيل الحرارة والكهرباء بكفاءة عالية. المادة شفافة تقريبًا. بصرف النظر عن ذلك ، فإنه يظهر النفاذية المغناطيسية وله أيضًا خصائص ثنائية الأبعاد.
الشكل 01: ورقة الجرافين
تحتوي كل ذرة كربون في ورقة الجرافين على أربع روابط حولها مثل ثلاث روابط سيجما مع ثلاث ذرات كربون أخرى في نفس المستوى ورابطة باي عموديًا على المستوى.تبلغ المسافة بين ذرتي الكربون في هذا الهيكل حوالي 1.42 Å. ونتيجة لذلك ، فإن ذرات الكربون المعبأة بإحكام وتهجين sp2 لكل ذرة كربون تعطي الجرافين ثباتًا عاليًا. وبالتالي ، إذا عرّضنا هذه الألواح لمواد أخرى تحتوي على الكربون مثل الهيدروكربون ، فيمكنهم إصلاح الأضرار في الألواح نفسها.
تطبيقات الجرافين في مجال الطب (هندسة الأنسجة ، التصوير الحيوي ، توصيل الأدوية ، الاختبار ، السمية) ، في الإلكترونيات (إنتاج الترانزستورات ، الأقطاب الكهربائية الموصلة الشفافة ، الإلكترونيات الضوئية ، إلخ) ، في معالجة الضوء (البصرية المغيرات ، عدسة الأشعة فوق البنفسجية) ، إلخ.
ما هي ألياف الكربون؟
ألياف الكربون هي شكل من أشكال الألياف التي تحتوي في الغالب على ذرات كربون مرتبة في نمط سداسي. يبلغ قطر هذه الألياف حوالي 5-10 ميكرومتر. قبل كل شيء ، هذه المادة متوفرة على شكل جرح مستمر على بكرة. ويحتوي هذا السحب على حزمة من آلاف خيوط الكربون الفردية بطريقة مستمرة.علاوة على ذلك ، هذه الحزمة محمية بطبقة عضوية. لذلك ، يمكننا فك السحب للتطبيق المقصود.
التركيب الذري لهذه المادة مشابه لتركيب الجرافين. نمط سداسي. علاوة على ذلك ، هناك نوعان من ألياف الكربون وفقًا للمادة الأولية التي نستخدمها لصنع هذه المادة ؛ التوربيني أو الجرافيت. في بعض الأحيان ، هو مزيج من كلا الهيكلين.
الشكل 02: قماش مصنوع من خيوط كربون منسوجة
أهم خصائص هذه المادة تشمل الصلابة العالية وقوة الشد العالية والوزن المنخفض والمقاومة الكيميائية العالية وتحمل درجات الحرارة العالية والتمدد الحراري المنخفض. نظرًا لهذه الخصائص ، تحظى ألياف الكربون بشعبية في تطبيقات الفضاء والجيش وما إلى ذلك.
ما هو الفرق بين الجرافين وألياف الكربون؟
الجرافين هو تآصل من الكربون يحتوي على طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في نمط سداسي منتظم بينما ألياف الكربون هي شكل من أشكال الألياف التي تحتوي في الغالب على ذرات كربون مرتبة في نمط سداسي. هذه مواد تتكون أساسًا من ذرات الكربون. ومع ذلك ، فهي تختلف عن بعضها البعض حسب السماكة. ومن ثم ، فإن الاختلاف الرئيسي بين الجرافين وألياف الكربون هو أن الجرافين له سمك طبقة ذرة كربون واحدة بينما ألياف الكربون لها سمك مقياس ميكرومتر. هناك اختلاف مهم آخر بين الجرافين وألياف الكربون وهو أن أوراق الجرافين يتم حزمها بإحكام بينما لا تحتوي ألياف الكربون على صفائح معبأة بإحكام.
يوضح الرسم البياني أدناه حول الفرق بين الجرافين وألياف الكربون المزيد من الاختلافات بين الاثنين.
ملخص - الجرافين مقابل ألياف الكربون
الجرافين وألياف الكربون مواد مهمة تحتوي على الكربون. الفرق الرئيسي بين الجرافين وألياف الكربون هو أن الجرافين له سماكة طبقة ذرة كربون واحدة بينما ألياف الكربون لها سمك مقياس ميكرومتر.
