Carbone est un élément magique. Élément fondamental, il constitue le squelette de tous les organismes vivants sur Terre et constitue l'élément le plus important du corps humain. Matériaux en carbone Les matériaux à base de carbone sont également uniques par leur capacité à combiner les contraires et l'unité. Ils peuvent être aussi fins qu'un cheveu, aussi légers qu'une plume, et plus résistants que l'acier. Ils sont à la fois isolants et conducteurs, à la fois thermo-isolants et conducteurs, et à la fois totalement absorbants et totalement transmetteurs de lumière. Cette polyvalence rend les matériaux à base de carbone évolutifs et uniques dans leurs propriétés et leurs applications.
La différence entre « charbon » et « carbone »
Le carbone fait référence à matériels, qui sont des substances solides dont le carbone est le composant principal. chimique la composition est impure et contient souvent d’autres impuretés, telles que du charbon, noir carbone, coca, etc.
Le carbone fait référence à l'élément et des mots liés aux atomes de carbone et aux éléments de carbone sont utilisés, tels que carbure, réseau plan de carbone, carbonate, etc.
Classification des matériaux en carbone
Matériaux en carbone Ils ont une longue histoire et une grande variété, et peuvent être divisés en trois catégories : les matériaux en carbone traditionnels (carbone classique), les matériaux en carbone spéciaux (carbone spécial) et les matériaux en nanocarbone (nanocarbone). Les matériaux en nanocarbone et les matériaux en carbone spéciaux sont collectivement appelés « nouveaux matériaux en carbone », comme illustré dans la figure ci-dessous.
charbon actif
Le charbon actif est un type de charbon spécialement traité pour présenter une structure poreuse développée et une grande surface spécifique. Il possède une forte capacité d'adsorption et une surface spécifique élevée. Sa structure poreuse interne est bien développée et sa masse volumique apparente est faible. Le charbon actif est largement utilisé dans la purification de l'eau, la désulfuration, la dénitrification, la récupération de solvants, l'adsorption d'urgence et l'élimination du mercure. Il est également utilisé comme catalyseur ou support de catalyseur dans la préparation et le reformage du gaz.
Fullerène
Le fullerène est une molécule creuse entièrement composée de carbone. Il peut avoir une forme sphérique, ellipsoïdale, cylindrique ou tubulaire. Il possède d'excellentes propriétés de transport électronique et peut être utilisé comme matériau accepteur dans les cellules solaires organiques. Hydrosoluble, le fullerène possède des propriétés oxydantes. Il peut produire diverses formes d'espèces réactives de l'oxygène. Le fullerène est un puissant photosensibilisateur. Il peut convertir l'oxygène à l'état triplet en oxygène actif à l'état singulet. Le fullerène a des propriétés antirides, blanchissantes, anti-inflammatoires et réparatrices. Il est sans danger pour l'organisme.
Nanotubes de carbone
Les nanotubes de carbone sont des nanomatériaux unidimensionnels. Ils présentent une résistance élevée, une conductivité électrique et thermique élevée. Ils sont largement utilisés dans des secteurs tels que les véhicules à énergies nouvelles, les produits numériques 3C, les semi-conducteurs et les infrastructures électriques. La principale demande commerciale en nanotubes de carbone provient des batteries au lithium et des plastiques conducteurs. Plus de 80% de cette demande provient de l'industrie des batteries au lithium.
Nanodiamants
Les nanodiamants sont des matériaux diamantés à l'échelle nanométrique. Ils partagent d'excellentes propriétés avec les diamants massifs, comme la résistance à l'usure et la conductivité thermique. Ils sont couramment utilisés comme revêtements pour des matériaux tels que les métaux, le caoutchouc, les plastiques et le verre. Ils sont également utilisés comme lubrifiants et matériaux de broyage fin. Des chercheurs ont utilisé des nanodiamants pour inhiber la croissance de dendrites dans les batteries au lithium, garantissant ainsi leur fonctionnement stable. Les nanodiamants offrent des applications prometteuses dans l'émission de champ à cathode froide, les électrodes électrochimiques, les fenêtres optiques, la communication quantique et l'administration de médicaments.
Carbone poreux
Le carbone poreux présente des pores de tailles variées. Il peut être considéré comme un matériau carboné aux structures de pores variées. Il présente une stabilité chimique élevée, une résistance à la corrosion acide et alcaline, ainsi qu'une conductivité électrique élevée. Peu coûteux, il est largement utilisé dans la séparation des gaz, la purification de l'eau, la catalyse et le dessalement solaire thermique. Il est également utilisé dans les applications aérospatiales comme matériau de protection thermique intégrant isolation et résistance thermique.
graphène
Le graphène est un matériau carboné bidimensionnel. Il est constitué d'une seule couche d'atomes de carbone disposés en nid d'abeille. Il constitue l'élément structural de base d'autres allotropes du carbone comme le graphite, le diamant, les nanotubes de carbone et les fullerènes. Le graphène possède d'excellentes propriétés optiques, électriques et mécaniques. Il recèle un potentiel considérable dans des domaines tels que la science des matériaux, les micro-nano-traitements, l'énergie et les applications biomédicales. Le graphène est considéré comme un matériau révolutionnaire pour l'avenir.