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, which are solid substances with carbon as the main component. The chemical composition is impure and often contains other impurities, such as coal, carbon black, coke, etc.
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.