Karbon adalah unsur magis. Sebagai blok bangunan fundamental, unsur ini berfungsi sebagai elemen kerangka semua organisme hidup di Bumi dan merupakan unsur terpenting dalam tubuh manusia. Bahan karbon juga unik dalam kemampuannya untuk menggabungkan hal-hal yang berlawanan dan kesatuan. Bahan karbon dapat setipis rambut, seringan bulu, dan lebih kuat dari baja. Bahan karbon merupakan isolator dan konduktor, baik yang bersifat sebagai penyekat panas maupun penghantar panas, dan keduanya sepenuhnya menyerap cahaya dan sepenuhnya menghantarkan cahaya. Keserbagunaan ini membuat bahan karbon selalu berubah dan unik dalam sifat dan aplikasinya.
Perbedaan Antara “Arang” dan “Karbon”
Karbon mengacu pada bahan, yang merupakan zat padat dengan karbon sebagai komponen utamanya. bahan kimia komposisi tidak murni dan sering mengandung kotoran lain, seperti batubara, karbon hitam, kokain, dll.
Karbon mengacu pada unsur, dan kata-kata yang terkait dengan atom karbon dan unsur karbon digunakan, seperti karbida, jaringan bidang karbon, karbonat, dll.
Klasifikasi Bahan Karbon
Bahan karbon memiliki sejarah panjang dan variasi yang luas, yang dapat dibagi menjadi tiga kategori: material karbon tradisional (Classic Carbon), material karbon khusus (Special Carbon) dan material karbon nano (Nano Carbon). Material karbon nano dan material karbon khusus secara kolektif disebut sebagai material karbon baru, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Karbon Aktif
Karbon aktif adalah jenis karbon yang diproses secara khusus agar memiliki struktur pori yang berkembang dan luas permukaan yang besar. Karbon aktif memiliki kemampuan penyerapan yang kuat dan luas permukaan spesifik yang tinggi. Struktur pori internalnya berkembang dengan baik, dan densitas massalnya rendah. Karbon aktif banyak digunakan dalam pemurnian air, desulfurisasi, denitrifikasi, pemulihan pelarut, penyerapan darurat, dan penghilangan merkuri. Karbon aktif juga digunakan sebagai katalis atau pendukung katalis dalam persiapan dan pembentukan ulang gas.
Fullerene
Fullerene adalah molekul berongga yang seluruhnya terdiri dari karbon. Bentuknya bisa bulat, elips, silinder, atau tabung. Fullerene memiliki sifat transpor elektronik yang baik. Dapat digunakan sebagai bahan akseptor dalam sel surya organik. Fullerene yang larut dalam air memiliki sifat oksidasi. Dapat menghasilkan berbagai bentuk spesies oksigen reaktif. Fullerene adalah fotosensitizer yang kuat. Dapat mengubah oksigen keadaan triplet menjadi oksigen keadaan singlet aktif. Fullerene memiliki efek anti-kerut, memutihkan, anti-inflamasi, dan perbaikan. Tidak menyebabkan kerusakan signifikan pada tubuh manusia.
Karbon Nanotube
Karbon nanotube adalah nanomaterial satu dimensi. Nanotube karbon memiliki kekuatan, konduktivitas listrik, dan konduktivitas termal yang tinggi. Nanotube karbon banyak digunakan dalam industri seperti kendaraan energi baru, produk digital 3C, semikonduktor, dan infrastruktur listrik. Permintaan komersial utama untuk karbon nanotube berasal dari baterai litium dan plastik konduktif. Lebih dari 80% permintaan berasal dari industri baterai litium.
Berlian Nano
Nanodiamond adalah material berlian pada skala nanometer. Nanodiamond memiliki beberapa sifat yang sama dengan berlian curah, seperti ketahanan aus dan konduktivitas termal. Nanodiamond umumnya digunakan sebagai pelapis untuk material seperti logam, karet, plastik, dan kaca. Nanodiamond juga digunakan sebagai pelumas dan material penggilingan halus. Para peneliti telah menggunakan nanodiamond untuk menekan pertumbuhan dendrit dalam baterai litium, memastikan pengoperasian baterai yang stabil. Nanodiamond memiliki aplikasi yang menjanjikan dalam emisi medan katode dingin, elektroda elektrokimia, jendela optik, komunikasi kuantum, dan pengiriman obat.
Karbon Berpori
Karbon berpori memiliki ukuran pori yang beragam. Karbon berpori dapat dipahami sebagai material karbon dengan berbagai struktur pori. Karbon berpori memiliki stabilitas kimia yang tinggi, ketahanan terhadap korosi asam dan alkali, serta konduktivitas listrik yang tinggi. Karbon berpori berbiaya rendah dan banyak digunakan dalam pemisahan gas, pemurnian air, katalisis, dan desalinasi termal surya. Karbon berpori juga digunakan dalam aplikasi kedirgantaraan sebagai material perlindungan termal dengan insulasi panas dan ketahanan terintegrasi.
Grafena
Grafena adalah material karbon dua dimensi. Terdiri dari satu lapisan atom karbon yang tersusun dalam kisi sarang lebah. Grafena merupakan elemen struktural dasar dari alotrop karbon lainnya seperti grafit, intan, karbon nanotube, dan fullerene. Grafena memiliki sifat optik, listrik, dan mekanik yang sangat baik. Grafena memiliki potensi besar dalam bidang seperti ilmu material, pemrosesan mikro-nano, energi, dan aplikasi biomedis. Grafena dianggap sebagai material revolusioner untuk masa depan