В чем разница между углеродным композитом и графитом?

Графит — это исходное вещество. Углеродный композит — это высокотехнологичный конечный продукт, изготовленный с использованием особой волокнистой формы графита для достижения его невероятных характеристик. Хотя и углеродные композиты, и графит состоят из углерода, они принципиально различаются по своей структуре, свойствам и применению.

Разница между углеродными композитами и графитом

Here's a breakdown of the key distinctions:

Графит:

Определение: Графит — это встречающаяся в природе кристаллическая аллотропная модификация углерода. Это одна из самых стабильных форм углерода при стандартных условиях.

Структура: Имеет слоистую атомную структуру. Каждый слой состоит из атомов углерода, расположенных в гексагональной решётке (подобно сотам). Эти отдельные слои называются графеном. Слои удерживаются вместе слабыми силами Ван-дер-Ваальса, что позволяет им легко скользить друг по другу.

Свойства:

Мягкость: Благодаря слабой связи между слоями графит очень мягок (твёрдость по шкале Мооса 1-2) и обладает смазывающими свойствами (именно поэтому его используют в карандашах).

Электропроводность: Он является отличным проводником тепла и электричества, особенно вдоль плоскостей своих слоёв.

Устойчивость к высоким температурам: Он может выдерживать очень высокие температуры (возгоняется около 3600 °C) в инертных атмосферах.

Плотность: Относительно низкая плотность.

Применение:

Смазочные материалы

Грифели для карандашей

Электроды в аккумуляторах и промышленных печах

Огнеупорные материалы (материалы, устойчивые к высоким температурам)

Управление температурным режимом (радиаторы)

Углеродный композит (часто полимер, армированный углеродным волокном — CFRP):

Определение: Углеродный композит — это конструкционный материал, созданный путём соединения прочных углеродных волокон (одной из форм углерода) со связующим матрицей, обычно полимерной смолой (например, эпоксидной). Это тип композитного материала, то есть материал, изготовленный из двух или более различных материалов, которые в сочетании обладают свойствами, превосходящими свойства отдельных компонентов.

Структура: Он состоит из тонких нитей атомов углерода (углеродных волокон), которые чрезвычайно прочны и легки. Эти волокна обычно сплетаются в ткани или выстраиваются в линию, а затем внедряются в полимерную матрицу, которая удерживает их вместе и распределяет нагрузку между волокнами.

Свойства:

Высокое соотношение прочности к массе: Это определяющая характеристика, делающая его невероятно прочным при сохранении очень лёгкого веса.

Жёсткость: Известен высокой жёсткостью и жёсткостью.

Долговечность: Устойчив к коррозии и усталости.

Универсальность: Может формоваться в сложные формы.

Термостойкость: Может сохранять механические свойства в широком диапазоне температур (хотя полимерная матрица ограничивает максимальную температуру).

Области применения:

Авиационно-космическая промышленность (компоненты самолетов, сопла ракет)

Автомобилестроение (высокопроизводительные автомобили, легкие детали)

Спортивный инвентарь (велосипеды, теннисные ракетки, клюшки для гольфа)

Ветроэнергетика (лопатки турбин)

Морские суда

Медицинские изделия (протезы)

В итоге:

Графит — это чистая форма углерода со специфической слоистой атомной структурой, которая придает ему такие свойства, как мягкость, смазывающие свойства и электро-/теплопроводность.

Углеродный композит — это искусственный материал, в котором углеродные волокна используются в качестве армирующего агента в матрице (обычно полимерной). Такое сочетание прочности и жесткости углеродных волокон позволяет создать легкий и прочный материал, подходящий для конструкционных применений.

Представьте себе это так: графит — это строительный блок (определенный тип углерода), а углеродный композит — это сконструированный объект (например, здание), в котором эти углеродные строительные блоки (в форме волокон) используются вместе с другими материалами для достижения определенных эксплуатационных характеристик.