Вуглярод — гэта магічны элемент. Як асноўны будаўнічы блок, ён служыць шкілетам усіх жывых арганізмаў на Зямлі і з'яўляецца найважнейшым элементам у целе чалавека. Вугляродныя матэрыялы таксама ўнікальныя сваёй здольнасцю спалучаць супрацьлегласці і адзінства. Яны могуць быць тонкімі, як валасінка, лёгкімі, як пяро, і мацнейшымі за сталь. Вугляродныя матэрыялы з'яўляюцца адначасова ізалятарамі і праваднікамі, цеплаізаляцыйнымі і цеплаправоднымі, а таксама цалкам паглынальнымі і цалкам святлопрапускальнымі. Гэтая ўніверсальнасць робіць вугляродныя матэрыялы пастаянна зменлівымі і ўнікальнымі па сваіх уласцівасцях і прымяненні.
Розніца паміж «драўняным вуглём» і «вугляродам»
Вуглярод адносіцца да матэрыялы, якія з'яўляюцца цвёрдымі рэчывамі, асноўным кампанентам якіх з'яўляецца вуглярод. хімічны склад нячысты і часта змяшчае іншыя прымешкі, такія як вугаль, сажа, кока-кола і г.д.
Вуглярод адносіцца да элемента, і выкарыстоўваюцца словы, звязаныя з атамамі вугляроду і вугляроднымі элементамі, такія як карбід, сетка вугляродных плоскасцяў, карбанат і г.д.
Класіфікацыя вугляродных матэрыялаў
Вугляродныя матэрыялы маюць доўгую гісторыю і шырокую разнастайнасць, якую можна падзяліць на тры катэгорыі: традыцыйныя вугляродныя матэрыялы (класічны вуглярод), спецыяльныя вугляродныя матэрыялы (спецыяльны вуглярод) і нанавугляродныя матэрыялы (нанавуглярод). Нанавугляродныя матэрыялы і спецыяльныя вугляродныя матэрыялы сумесна называюцца новымі вугляроднымі матэрыяламі, як паказана на малюнку ніжэй.
Актываваны вугаль
Актываваны вугаль — гэта тып вугалю, спецыяльна апрацаваны для атрымання развітой порыстай структуры і вялікай плошчы паверхні. Ён мае моцную адсарбцыйную здольнасць і высокую ўдзельную плошчу паверхні. Унутраная порыстая структура добра развіта, а аб'ёмная шчыльнасць нізкая. Актываваны вугаль шырока выкарыстоўваецца для ачысткі вады, дэсульфурызацыі, дэнітрыфікацыі, рэкуперацыі растваральнікаў, аварыйнай адсорбцыі і выдалення ртуці. Ён таксама выкарыстоўваецца ў якасці каталізатара або носьбіта каталізатара пры падрыхтоўцы і рыформінгу газу.
Фулерэн
Фулерэн — гэта полая малекула, якая цалкам складаецца з вугляроду. Ён можа мець сферычную, эліпсоідную, цыліндрычную або трубчастую форму. Фулерэн валодае добрымі ўласцівасцямі электроннага транспарту. Ён можа выкарыстоўвацца ў якасці акцэптарнага матэрыялу ў арганічных сонечных элементах. Вадарастваральны фулерэн валодае акісляльнымі ўласцівасцямі. Ён можа ўтвараць розныя формы актыўных формаў кіслароду. Фулерэн — магутны фотасенсібілізатар. Ён можа пераўтвараць трыплетны кісларод у актыўны сінглетны кісларод. Фулерэн валодае супрацьмаршчынамі, адбельвае, супрацьзапаленчым і аднаўляльным дзеяннем. Ён не прычыняе істотнай шкоды арганізму чалавека.
Вугляродныя нанатрубкі
Вугляродныя нанатрубкі — гэта аднамерныя нанаматэрыялы. Яны валодаюць высокай трываласцю, электраправоднасцю і цеплаправоднасцю. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў такіх галінах прамысловасці, як транспартныя сродкі на новых энергетычных сістэмах, лічбавыя прадукты 3C, паўправаднікі і энергетычная інфраструктура. Асноўны камерцыйны попыт на вугляродныя нанатрубкі прыпадае на літыевыя батарэі і праводныя пластмасы. Больш за 80% попыту прыпадае на прамысловасць літыевых батарэй.
Нанаалмазы
Нанаалмазы — гэта алмазныя матэрыялы нанаметровага маштабу. Яны маюць некаторыя выдатныя ўласцівасці, падобныя да аб'ёмных алмазаў, такія як зносаўстойлівасць і цеплаправоднасць. Нанаалмазы звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці пакрыццяў для такіх матэрыялаў, як металы, гума, пластмасы і шкло. Яны таксама выкарыстоўваюцца ў якасці змазак і матэрыялаў для дробнага шліфавання. Даследчыкі выкарыстоўвалі нанаалмазы для падаўлення росту дендрытаў у літыевых батарэях, забяспечваючы стабільную працу батарэй. Нанаалмазы маюць перспектыўныя прымяненні ў палявой эмісіі з халодным катодам, электрахімічных электродах, аптычных вокнах, квантавай сувязі і дастаўцы лекаў.
Кіпры вуглярод
Порысты вуглярод мае розныя памеры пор. Яго можна разумець як вугляродны матэрыял з рознай структурай пор. Порысты вуглярод валодае высокай хімічнай стабільнасцю, устойлівасцю да кіслотнай і шчолачнай карозіі, а таксама высокай электраправоднасцю. Ён недарагі і шырока выкарыстоўваецца ў газападзеленні, ачыстцы вады, каталізе і сонечнацеплавым апрасненні. Ён таксама выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай галіне ў якасці цеплаахоўнага матэрыялу з інтэграванай цеплаізаляцыяй і супраціўленнем.
Графен
Графен — гэта двухмерны вугляродны матэрыял. Ён складаецца з аднаго пласта атамаў вугляроду, размешчаных у выглядзе сотавай рашоткі. Ён з'яўляецца асноўным структурным элементам іншых вугляродных алатропаў, такіх як графіт, алмаз, вугляродныя нанатрубкі і фулерэны. Графен валодае выдатнымі аптычнымі, электрычнымі і механічнымі ўласцівасцямі. Ён мае вялікі патэнцыял у такіх галінах, як матэрыялазнаўства, мікра-нанаапрацоўка, энергетыка і біямедыцынскія прымяненні. Графен лічыцца рэвалюцыйным матэрыялам будучыні.