Carbono é um elemento mágico. Como bloco de construção fundamental, serve como esqueleto de todos os organismos vivos na Terra e é o elemento mais importante do corpo humano. Materiais de carbono também são únicos em sua capacidade de combinar opostos e unidade. Podem ser finos como um fio de cabelo, leves como uma pena e mais resistentes que o aço. Os materiais de carbono são isolantes e condutores, isolantes e condutores de calor, além de absorverem e transmitirem luz completamente. Essa versatilidade torna os materiais de carbono em constante mudança e únicos em suas propriedades e aplicações.
A diferença entre “carvão” e “carbono”
Carbono refere-se a materiais, que são substâncias sólidas cujo principal componente é o carbono. químico a composição é impura e frequentemente contém outras impurezas, como carvão, negro de fumo, coca, etc.
Carbono se refere ao elemento, e palavras relacionadas a átomos de carbono e elementos de carbono são usadas, como carboneto, rede plana de carbono, carbonato, etc.
Classificação de materiais de carbono
Materiais de carbono Possuem uma longa história e uma ampla variedade, podendo ser divididas em três categorias: materiais de carbono tradicionais (Carbono Clássico), materiais de carbono especiais (Carbono Especial) e materiais de nanocarbono (Nano Carbono). Os materiais de nanocarbono e os materiais de carbono especiais são chamados coletivamente de novos materiais de carbono, conforme mostrado na figura abaixo.
Carvão ativado
O carvão ativado é um tipo de carvão especialmente processado para possuir uma estrutura porosa desenvolvida e uma grande área superficial. Possui forte capacidade de adsorção e alta área superficial específica. A estrutura interna dos poros é bem desenvolvida e sua densidade aparente é baixa. O carvão ativado é amplamente utilizado na purificação de água, dessulfuração, desnitrificação, recuperação de solventes, adsorção de emergência e remoção de mercúrio. Também é usado como catalisador ou suporte de catalisador na preparação e reforma de gases.
Fulereno
O fulereno é uma molécula oca composta inteiramente de carbono. Pode ter formas esféricas, elipsoidais, cilíndricas ou tubulares. Possui boas propriedades de transporte eletrônico. Pode ser usado como material aceitador em células solares orgânicas. O fulereno solúvel em água possui propriedades de oxidação. Pode produzir várias formas de espécies reativas de oxigênio. O fulereno é um poderoso fotossensibilizador. Pode converter oxigênio no estado tripleto em oxigênio ativo no estado singleto. Possui efeitos antirrugas, clareadores, anti-inflamatórios e reparadores. Não causa danos significativos ao corpo humano.
Nanotubos de carbono
Nanotubos de carbono são nanomateriais unidimensionais. Possuem alta resistência, condutividade elétrica e térmica. São amplamente utilizados em indústrias como veículos de nova energia, produtos digitais 3C, semicondutores e infraestrutura de energia. A principal demanda comercial por nanotubos de carbono vem de baterias de lítio e plásticos condutores. Mais de 80% da demanda provém da indústria de baterias de lítio.
Nanodiamantes
Nanodiamantes são materiais diamantados em escala nanométrica. Eles compartilham algumas propriedades excelentes com diamantes em massa, como resistência ao desgaste e condutividade térmica. Nanodiamantes são comumente usados como revestimentos para materiais como metais, borracha, plásticos e vidro. Também são usados como lubrificantes e materiais de moagem fina. Pesquisadores têm usado nanodiamantes para suprimir o crescimento de dendritos em baterias de lítio, garantindo uma operação estável da bateria. Nanodiamantes têm aplicações promissoras em emissão de campo catódico frio, eletrodos eletroquímicos, janelas ópticas, comunicação quântica e administração de fármacos.
Carbono Poroso
O carbono poroso possui diversos tamanhos de poros. Pode ser entendido como um material de carbono com diversas estruturas de poros. Possui alta estabilidade química, resistência à corrosão ácida e alcalina e alta condutividade elétrica. É de baixo custo e amplamente utilizado em separação de gases, purificação de água, catálise e dessalinização solar térmica. Também é utilizado em aplicações aeroespaciais como material de proteção térmica com isolamento térmico e resistência integrados.
Grafeno
O grafeno é um material de carbono bidimensional. Consiste em uma única camada de átomos de carbono dispostos em uma estrutura de favo de mel. É o elemento estrutural básico de outros alótropos de carbono, como grafite, diamante, nanotubos de carbono e fulerenos. O grafeno possui excelentes propriedades ópticas, elétricas e mecânicas. Possui grande potencial em áreas como ciência dos materiais, micro e nanoprocessamento, energia e aplicações biomédicas. O grafeno é considerado um material revolucionário para o futuro.