탄소 마법의 원소입니다. 지구상 모든 생명체의 기본 구성 요소로서, 인체에서 가장 중요한 원소입니다. 탄소 소재 탄소 소재는 상반되는 것과 통합되는 것을 결합하는 능력에서도 독보적입니다. 머리카락처럼 얇고, 깃털처럼 가벼우며, 강철보다 강할 수 있습니다. 탄소 소재는 절연체이자 도체이며, 단열성과 열전도성을 모두 갖추고, 빛을 완전히 흡수하고 완전히 투과합니다. 이러한 다재다능함 덕분에 탄소 소재는 끊임없이 변화하며 그 특성과 응용 분야에서 독보적인 존재가 됩니다.
"숯"과 "탄소"의 차이점
탄소는 다음을 의미합니다. 재료탄소를 주성분으로 하는 고체 물질입니다. 화학적인 구성이 불순하고 석탄과 같은 다른 불순물을 포함하는 경우가 많습니다. 카본 블랙, 콜라 등
탄소는 원소를 지칭하며, 탄화물, 탄소 평면망, 탄산염 등 탄소 원자와 탄소 원소와 관련된 단어가 사용됩니다.
탄소재료의 분류
탄소 소재 탄소 소재는 오랜 역사와 다양한 종류를 가지고 있으며, 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다. 기존 탄소 소재(클래식 카본), 특수 탄소 소재(스페셜 카본), 그리고 나노 탄소 소재(나노 카본)입니다. 나노 탄소 소재와 특수 탄소 소재는 아래 그림과 같이 신탄소 소재로 통칭됩니다.
활성탄
활성탄은 특수 가공된 탄소의 한 종류로, 발달된 기공 구조와 넓은 표면적을 갖습니다. 흡착력이 강하고 비표면적이 넓습니다. 내부 기공 구조가 잘 발달되어 있고 부피 밀도가 낮습니다. 활성탄은 정수, 탈황, 탈질, 용매 회수, 긴급 흡착, 수은 제거 등에 널리 사용됩니다. 또한 가스 제조 및 개질 공정에서 촉매 또는 촉매 지지체로도 사용됩니다.
풀러렌
풀러렌은 탄소로만 구성된 속이 빈 분자입니다. 구형, 타원형, 원통형 또는 관형의 형태를 가질 수 있습니다. 풀러렌은 우수한 전자 전달 특성을 가지고 있으며, 유기 태양 전지의 수용체 물질로 사용될 수 있습니다. 수용성 풀러렌은 산화 특성을 가지고 있으며, 다양한 형태의 활성 산소종을 생성할 수 있습니다. 풀러렌은 강력한 광감작제입니다. 삼중항 산소를 활성 일중항 산소로 전환할 수 있습니다. 풀러렌은 주름 개선, 미백, 항염증 및 회복 효과가 있으며, 인체에 심각한 해를 끼치지 않습니다.
탄소 나노튜브
탄소 나노튜브는 1차원 나노소재입니다. 높은 강도, 전기 전도성, 열 전도성을 가지고 있으며, 신에너지 자동차, 3C 디지털 제품, 반도체, 전력 인프라 등 다양한 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 탄소 나노튜브의 주요 상업적 수요는 리튬 배터리와 전도성 플라스틱입니다. 전체 수요의 80% 이상이 리튬 배터리 산업에서 발생합니다.
나노다이아몬드
나노다이아몬드는 나노미터 크기의 다이아몬드 소재입니다. 내마모성 및 열전도도와 같이 벌크 다이아몬드와 유사한 우수한 특성을 가지고 있습니다. 나노다이아몬드는 금속, 고무, 플라스틱, 유리 등의 소재 코팅에 널리 사용됩니다. 또한 윤활제 및 미세 분쇄재로도 사용됩니다. 연구자들은 리튬 배터리의 덴드라이트 성장을 억제하여 안정적인 배터리 작동을 보장하기 위해 나노다이아몬드를 사용해 왔습니다. 나노다이아몬드는 냉음극 전계 방출, 전기화학 전극, 광학 윈도우, 양자 통신, 약물 전달 등 다양한 분야에서 유망한 응용 분야를 가지고 있습니다.
다공성 탄소
다공성 탄소는 다양한 기공 크기를 가지고 있습니다. 다양한 기공 구조를 가진 탄소 재료로 이해될 수 있습니다. 다공성 탄소는 높은 화학적 안정성, 산 및 알칼리 부식 저항성, 그리고 높은 전기 전도성을 가지고 있습니다. 가격이 저렴하고 가스 분리, 정수, 촉매 작용, 그리고 태양열 담수화에 널리 사용됩니다. 또한, 항공우주 분야에서는 단열 및 방열 기능을 겸비한 단열재로 사용됩니다.
그래핀
그래핀은 2차원 탄소 소재입니다. 벌집 격자 구조로 배열된 탄소 원자 한 층으로 이루어져 있습니다. 흑연, 다이아몬드, 탄소 나노튜브, 풀러렌과 같은 다른 탄소 동소체의 기본 구조 요소입니다. 그래핀은 뛰어난 광학적, 전기적, 기계적 특성을 가지고 있으며, 재료 과학, 마이크로나노 공정, 에너지, 생물 의학 등 다양한 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 그래핀은 미래를 위한 혁신적인 소재로 여겨집니다.