Inhoud
De termen grafiet en koolstofvezel zijn tot op zekere hoogte uitwisselbaar geworden. Grafiet in loodpotloden en grafiet in een tennisracket zijn echter duidelijk niet hetzelfde materiaal. Het materiaal dat een sterk racket maakt, is eigenlijk gemaakt van koolstofvezels. Zowel grafiet als koolstofvezels zijn op koolstof gebaseerd; de verschillen liggen in het proces dat het eindproduct oplevert.
Koolstof
Volgens een artikel van het Department of Polymer Science van de University of Southern Mississippi is grafiet pure koolstof met zijn atomen gerangschikt in grote vellen zeshoekige ringen. Het artikel vergelijkt ze met kippengaas. Koolstofvezels verschillen doordat ze een polymeer zijn dat een type grafiet is. Een polymeer is een keten van koolstofatomen die met elkaar zijn verbonden. Het polymeer moet een proces ondergaan om koolstofvezel te worden waardoor het anders is dan grafiet.
transformatie
Omzetten van die lange keten van koolstofatomen in koolstofvezels omvat het strekken van het polymeer. Een oxidatiebehandeling bij 200 tot 300 graden Celsius start het proces van polymeer tot koolstofvezel. Het polymeer wordt vervolgens verwarmd tot temperaturen variërend van 1000 tot 2500 graden Celsius. De exacte hoeveelheid warmte hangt af van het gebruik voor de specifieke vezels. Tijdens het verwarmingsproces worden de vezels gereduceerd tot een stof die voor ongeveer 92 procent uit koolstof bestaat. Het polymeer wordt erg dun als gevolg van de hitte, waarna het koolstofvezel wordt. Als het proces doorgaat en de hitte boven 2500 graden Celsius stijgt, zal het polymeer in plaats van koolstofvezel grafiet worden.
Eigendommen
Volgens de Universiteit van Bristol zijn koolstofvezels erg sterk, ondanks hun gebrek aan dichtheid. Zowel grafiet als koolstofvezels zijn inert en niet reactief; dit verklaart waarom grafiet in loodpotloden niet reageert met papier, en de koolstofvezels in tennisrackets niet interageren met de andere componenten van het racket. Zoals de University of Wisconsins Department of Chemistry aangeeft, maken koolstofvezels het juiste materiaal voor ligamentvervangingen.
Toepassingen
Het belangrijkste verschil tussen grafiet en koolstofvezel is het feit dat grafiet gemakkelijk uiteenvalt terwijl koolstofvezel sterk is. Dit verschil verklaart waarom grafiet goed werkt in een potlood en koolstofvezel goed werkt in sportartikelen, vliegtuigen en de spaceshuttle.