Углерод магический элемент. Как фундаментальный строительный блок, он служит элементом скелета всех живых организмов на Земле и является самым важным элементом в организме человека. Углеродные материалы также уникальны в своей способности сочетать противоположности и единство. Они могут быть тонкими как волос, легкими как перышко и прочнее стали. Углеродные материалы являются как изоляторами, так и проводниками, как теплоизолирующими, так и теплопроводящими, и как полностью поглощающими свет, так и полностью пропускающими свет. Эта универсальность делает углеродные материалы постоянно меняющимися и уникальными по своим свойствам и применению.
Разница между «древесным углем» и «углеродом»
Углерод относится к материалы, которые представляют собой твердые вещества, основным компонентом которых является углерод. химический состав нечистый и часто содержит другие примеси, такие как уголь, угольно черный, кока-кола и т. д.
Углерод относится к элементу, и используются слова, связанные с атомами углерода и элементами углерода, такие как карбид, углеродная плоская сетка, карбонат и т. д.
Классификация углеродных материалов
Углеродные материалы имеют долгую историю и большое разнообразие, которое можно разделить на три категории: традиционные углеродные материалы (Classic Carbon), специальные углеродные материалы (Special Carbon) и наноуглеродные материалы (Nano Carbon). Наноуглеродные материалы и специальные углеродные материалы совместно именуются новыми углеродными материалами, как показано на рисунке ниже.
Активированный уголь
Активированный уголь — это тип углерода, специально обработанный для получения развитой структуры пор и большой площади поверхности. Он обладает сильной адсорбционной способностью и высокой удельной площадью поверхности. Внутренняя структура пор хорошо развита, а его объемная плотность низкая. Активированный уголь широко используется для очистки воды, десульфурации, денитрификации, восстановления растворителей, аварийной адсорбции и удаления ртути. Он также используется в качестве катализатора или носителя катализатора при подготовке и риформинге газа.
Фуллерен
Фуллерен — это полая молекула, полностью состоящая из углерода. Он может иметь сферическую, эллипсоидальную, цилиндрическую или трубчатую форму. Фуллерен обладает хорошими электронными транспортными свойствами. Его можно использовать в качестве акцепторного материала в органических солнечных батареях. Водорастворимый фуллерен обладает окислительными свойствами. Он может производить различные формы активных форм кислорода. Фуллерен — мощный фотосенсибилизатор. Он может преобразовывать кислород в триплетном состоянии в активный кислород в синглетном состоянии. Фуллерен обладает противоморщинным, отбеливающим, противовоспалительным и восстанавливающим действием. Он не наносит существенного вреда человеческому организму.
Углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки — это одномерные наноматериалы. Они обладают высокой прочностью, электропроводностью и теплопроводностью. Они широко используются в таких отраслях, как новые энергетические транспортные средства, цифровые продукты 3C, полупроводники и энергетическая инфраструктура. Основной коммерческий спрос на углеродные нанотрубки исходит от литиевых батарей и проводящих пластиков. Более 80% спроса приходится на отрасль литиевых батарей
Наноалмазы
Наноалмазы — это алмазные материалы в нанометровом масштабе. Они разделяют некоторые превосходные свойства с объемными алмазами, такими как износостойкость и теплопроводность. Наноалмазы обычно используются в качестве покрытий для таких материалов, как металлы, резина, пластик и стекло. Они также используются в качестве смазочных материалов и материалов для тонкого шлифования. Исследователи использовали наноалмазы для подавления роста дендритов в литиевых батареях, обеспечивая стабильную работу батареи. Наноалмазы имеют многообещающие применения в полевой эмиссии с холодным катодом, электрохимических электродах, оптических окнах, квантовой коммуникации и доставке лекарств.
Пористый углерод
Пористый углерод имеет различные размеры пор. Его можно рассматривать как углеродный материал с различными структурами пор. Пористый углерод обладает высокой химической стабильностью, устойчивостью к кислотной и щелочной коррозии и высокой электропроводностью. Он недорогой и широко используется в газоразделении, очистке воды, катализе и опреснении с помощью солнечной энергии. Он также используется в аэрокосмической промышленности в качестве теплозащитного материала с интегрированной теплоизоляцией и сопротивлением.
Графен
Графен — это двумерный углеродный материал. Он состоит из одного слоя атомов углерода, расположенных в сотовой решетке. Это основной структурный элемент других аллотропов углерода, таких как графит, алмаз, углеродные нанотрубки и фуллерены. Графен обладает превосходными оптическими, электрическими и механическими свойствами. Он имеет большой потенциал в таких областях, как материаловедение, микро-нанообработка, энергетика и биомедицинские приложения. Графен считается революционным материалом будущего