Karbon büyülü bir elementtir. Temel bir yapı taşı olarak, Dünya'daki tüm canlı organizmaların iskelet elementi olarak hizmet eder ve insan vücudundaki en önemli elementtir. Karbon malzemeler Ayrıca zıtlıkları ve birliği birleştirme yetenekleri bakımından da benzersizdirler. Bir saç kadar ince, bir tüy kadar hafif ve çelikten daha güçlü olabilirler. Karbon malzemeler hem yalıtkan hem de iletkendir, hem ısı yalıtımı hem de ısı iletimi sağlar ve hem tamamen ışık emer hem de tamamen ışık iletir. Bu çok yönlülük, karbon malzemelerini özellikleri ve uygulamaları açısından sürekli değişen ve benzersiz hale getirir.
“Kömür” ve “Karbon” Arasındaki Fark
Karbon şunu ifade eder: malzemeler, ana bileşeni karbon olan katı maddelerdir. kimyasal bileşim saf değildir ve genellikle kömür gibi diğer safsızlıkları içerir, karbon siyahı, kok vb.
Karbon, elementi ifade eder ve karbon atomları ve karbon elementleriyle ilgili kelimeler kullanılır; karbür, karbon düzlem ağı, karbonat vb.
Karbon Malzemelerin Sınıflandırılması
Karbon malzemeler uzun bir geçmişe ve geniş bir çeşitliliğe sahiptir ve üç kategoriye ayrılabilir: geleneksel karbon malzemeler (Klasik Karbon), özel karbon malzemeler (Özel Karbon) ve nano karbon malzemeler (Nano Karbon). Nano karbon malzemeler ve özel karbon malzemeler toplu olarak aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi yeni karbon malzemeler olarak adlandırılır.
Aktif Karbon
Aktif karbon, gelişmiş bir gözenek yapısına ve geniş bir yüzey alanına sahip olmak için özel olarak işlenmiş bir karbon türüdür. Güçlü adsorpsiyon kabiliyetine ve yüksek bir özgül yüzey alanına sahiptir. İç gözenek yapısı iyi gelişmiştir ve yığın yoğunluğu düşüktür. Aktif karbon, su arıtma, kükürt giderme, denitrifikasyon, çözücü geri kazanımı, acil adsorpsiyon ve cıva gideriminde yaygın olarak kullanılır. Ayrıca gaz hazırlama ve yeniden biçimlendirmede katalizör veya katalizör desteği olarak kullanılır.
Fulleren
Fulleren, tamamen karbondan oluşan içi boş bir moleküldür. Küresel, elipsoidal, silindirik veya tübüler şekillere sahip olabilir. Fulleren iyi elektronik taşıma özelliklerine sahiptir. Organik güneş hücrelerinde alıcı malzeme olarak kullanılabilir. Suda çözünen fulleren oksidasyon özelliklerine sahiptir. Çeşitli reaktif oksijen türleri üretebilir. Fulleren güçlü bir fotosensitizördür. Üçlü durum oksijenini aktif tekli durum oksijenine dönüştürebilir. Fulleren kırışıklık önleyici, beyazlatıcı, iltihap giderici ve onarıcı etkilere sahiptir. İnsan vücuduna önemli bir zarar vermez
Karbon Nanotüpler
Karbon nanotüpler tek boyutlu nanomalzemelerdir. Yüksek mukavemet, elektriksel iletkenlik ve termal iletkenliğe sahiptirler. Yeni enerji araçları, 3C dijital ürünler, yarı iletkenler ve güç altyapısı gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılırlar. Karbon nanotüplere yönelik ana ticari talep lityum pillerden ve iletken plastiklerden gelir. Talebin 80%'den fazlası lityum pil endüstrisinden gelir
Nanoelmaslar
Nanoelmaslar nanometre ölçeğinde elmas malzemelerdir. Yığın elmaslarla aşınma direnci ve ısıl iletkenlik gibi bazı mükemmel özellikleri paylaşırlar. Nanoelmaslar genellikle metaller, kauçuk, plastikler ve cam gibi malzemeler için kaplama olarak kullanılır. Ayrıca yağlayıcılar ve ince öğütme malzemeleri olarak da kullanılırlar. Araştırmacılar, lityum pillerdeki dendrit büyümesini bastırmak ve pilin kararlı çalışmasını sağlamak için nanoelmasları kullanmışlardır. Nanoelmasların soğuk katot alan emisyonu, elektrokimyasal elektrotlar, optik pencereler, kuantum iletişimi ve ilaç dağıtımında umut verici uygulamaları vardır.
Gözenekli Karbon
Gözenekli karbon çeşitli gözenek boyutlarına sahiptir. Çeşitli gözenek yapılarına sahip bir karbon malzemesi olarak anlaşılabilir. Gözenekli karbon yüksek kimyasal kararlılığa, asit ve alkali korozyona karşı dirence ve yüksek elektriksel iletkenliğe sahiptir. Düşük maliyetlidir ve gaz ayırma, su arıtma, kataliz ve güneş termal tuzdan arındırmada yaygın olarak kullanılır. Ayrıca havacılık uygulamalarında entegre ısı yalıtımı ve dirence sahip bir termal koruma malzemesi olarak kullanılır.
Grafen
Grafen iki boyutlu bir karbon malzemesidir. Bal peteği kafes şeklinde düzenlenmiş tek bir karbon atomu katmanından oluşur. Grafit, elmas, karbon nanotüpleri ve fullerenler gibi diğer karbon allotroplarının temel yapısal elemanıdır. Grafen mükemmel optik, elektriksel ve mekanik özelliklere sahiptir. Malzeme bilimi, mikro-nano işleme, enerji ve biyomedikal uygulamalar gibi alanlarda büyük potansiyele sahiptir. Grafen gelecek için devrim niteliğinde bir malzeme olarak kabul edilir