ההבדל העיקרי בין גרפן לסיבי פחמן הוא שלגרפן יש עובי של שכבת אטום פחמן בודד ואילו לסיבי פחמן יש עובי בקנה מידה של מיקרומטר.
גם גרפן וגם סיבי פחמן הם חומרים המכילים פחמן. גרפן מכיל רק אטומי פחמן בעוד שסיבי פחמן מכילים בעיקר פחמן יחד עם כמה יסודות אחרים כמו חמצן וחנקן. הבדל חשוב נוסף בין גרפן לסיבי פחמן הוא באופן שבו יריעות הפחמן משתלבות בחומרים אלו. עם זאת, שני הסוגים מכילים פחמן המסודרים באותה תבנית משושה רגילה.
מה זה גרפן?
גרפן הוא אלוטרופ של פחמן שיש לו שכבה אחת של אטומי פחמן המסודרים בתבנית משושה קבועה. כתוצאה מכך, זהו חצי מתכת שיש לו חפיפה קטנה בין רצועות הערכיות וההולכה. המבנה של הגרפן הוא המבנה הבסיסי של חומרים רבים המכילים פחמן כמו גרפיט, יהלום, פחם, ננו-צינורות פחמן וכו'.
יתר על כן, יש הרבה מאפיינים חשובים ולא שכיחים בגרפן. לדוגמה, זהו החומר החזק ביותר שבדקנו אי פעם. יתר על כן, הוא יכול להוליך חום וחשמל ביעילות גבוהה. החומר כמעט שקוף. מלבד זאת, הוא מראה דיאמגנטיות וגם יש לו תכונות דו מימדיות.
איור 01: גיליון גרפן
לכל אטום פחמן בגיליון הגרפן יש ארבעה קשרים סביבו כגון שלושה קשרים סיגמא עם שלושה אטומי פחמן אחרים באותו מישור וקשר pi מאונך למישור.המרחק בין שני אטומי הפחמן במבנה זה הוא בערך 1.42 Å. כתוצאה מכך, אטומי הפחמן הדחוסים היטב והכלאה sp2 של כל אטום פחמן מעניקים לגרפן את היציבות הגבוהה שלו. לפיכך, אם נחשוף את היריעות הללו לחומרים אחרים המכילים פחמן כמו פחמימנים, הם יכולים לתקן את הנזקים ביריעות עצמם.
יישומים של גרפן הם בתחום הרפואה (הנדסת רקמות, ביולוגי, אספקת תרופות, בדיקות, רעילות), באלקטרוניקה (ייצור טרנזיסטורים, אלקטרודות מוליכות שקופות, אופטואלקטרוניקה וכו'), בעיבוד אור (אופטי). מאפננים, עדשת UV) וכו'
מה זה סיבי פחמן?
סיבי פחמן הם סוג של סיבים שיש בהם בעיקר אטומי פחמן המסודרים בתבנית משושה. לסיבים אלו יש קוטר של כ-5-10 מיקרומטר. מעל לכל, החומר הזה זמין בצורה של גרירה מתמשכת על סליל. והגרר הזה מכיל צרור של אלפי חוטי פחמן בודדים באופן רציף.יתר על כן, צרור זה מוגן בציפוי אורגני. לכן, נוכל לפרוק את הגרר עבור היישום המיועד.
המבנה האטומי של חומר זה דומה לזה של גרפן; דפוס משושה. יתר על כן, ישנן שתי צורות של סיבי פחמן על פי המבשר שאנו משתמשים לייצור חומר זה; טורבוסטרטי או גרפיטי. לפעמים, זה הכלאה של שני המבנים.
איור 02: בד עשוי מחוטי פחמן ארוגים
התכונות החשובות ביותר של חומר זה כוללות קשיחות גבוהה, חוזק מתיחה גבוה, משקל נמוך, עמידות כימית גבוהה, סובלנות לטמפרטורות גבוהות והתפשטות תרמית נמוכה. בשל תכונות אלה, סיבי פחמן פופולריים ביישומי תעופה וחלל, צבאיים וכו'.
מה ההבדל בין גרפן לסיבי פחמן?
גרפן הוא אלוטרופ של פחמן שיש לו שכבה אחת של אטומי פחמן המסודרים בתבנית משושה רגילה בעוד שסיבי פחמן הם צורת סיב שיש בה בעיקר אטומי פחמן המסודרים בתבנית משושה. אלו חומרים המורכבים בעיקר מאטומי פחמן. עם זאת, הם שונים זה מזה לפי העובי. לפיכך, ההבדל העיקרי בין גרפן לסיבי פחמן הוא שלגרפן יש עובי של שכבת אטום פחמן בודד ואילו לסיבי פחמן יש עובי בקנה מידה מיקרומטר. הבדל חשוב נוסף בין גרפן לסיבי פחמן הוא שיריעות גרפן נארזות בחוזקה ואילו לסיבי פחמן אין יריעות ארוזות היטב.
האינפוגרפיקה למטה על ההבדל בין גרפן לסיבי פחמן מציגה הבדלים נוספים בין שניהם.
סיכום – גרפן מול סיבי פחמן
גרפן וסיבי פחמן הם חומרים חשובים המכילים פחמן. ההבדל העיקרי בין גרפן לסיבי פחמן הוא שלגרפן יש עובי של שכבת אטום פחמן בודד ואילו לסיבי פחמן יש עובי בקנה מידה מיקרומטר.
