Χρήσεις του άνθρακα : Πρέπει να ξέρετε

Ο άνθρακας είναι ένα στοιχείο που είναι πανταχού παρόν στη ζωή μας. Ο ατομικός του αριθμός είναι 6 και το σύμβολό του είναι c. Κατέχει σημαντική θέση στον περιοδικό πίνακα. Από την αρχαιότητα, τη χρήση του άνθρακα από τον άνθρωπο για θέρμανση, μέχρι τη σύγχρονη επιστήμη και τεχνολογία, διάφορα είδη βασικών υλικών άνθρακα λάμπουν έντονα. Η χρήση του άνθρακα είναι ευρεία και εκτεταμένη. Οι άνθρωποι συχνά ρωτούν: ποιες είναι οι χρήσεις του άνθρακα; Το παρόν άρθρο θα αναλύσει τη χρήση του άνθρακα σε διάφορους τομείς, όπως η ενέργεια, η επιστήμη των υλικών, η χημική βιομηχανία, η βιοϊατρική και άλλοι τομείς.

Η χρήση του άνθρακα στον τομέα της ενέργειας

Carbon στο ορυκτό καύσιμο

Τα ορυκτά καύσιμα είναι μία από τις σημαντικότερες μορφές άνθρακα στον τομέα της ενέργειας. Ο άνθρακας, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο είναι κοινές πηγές ενέργειας στην καθημερινή μας ζωή. Περιέχουν πολύ άνθρακα. Ο άνθρακας, για παράδειγμα, σχηματίζεται κυρίως από τις μακροχρόνιες γεωλογικές διεργασίες αρχαίων φυτικών υπολειμμάτων, με υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα. Όταν ο άνθρακας καίγεται, ο άνθρακας και το οξυγόνο αντιδρούν και απελευθερώνουν πολλή θερμική ενέργεια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τη θέρμανση κ.λπ. Πρόκειται για μια πιο παραδοσιακή χρήση του άνθρακα στον τομέα της ενέργειας. Ωστόσο, αυτός ο τρόπος καύσης παράγει επίσης μεγάλη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα και άλλων αερίων του θερμοκρασιακού θαλάμου. Αυτά έχουν ορισμένες επιπτώσεις στο περιβάλλον.

• Νέα ενεργειακά υλικά άνθρακα

Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, αναδύονται σταδιακά νέα ενεργειακά υλικά άνθρακα. Για παράδειγμα, υλικά όπως οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής στον τομέα των μπαταριών. Μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση της μπαταρίας, να αυξήσουν την αγωγιμότητα και τη σταθερότητα της μπαταρίας. Και έτσι να βελτιώσουν την αποδοτικότητα της μπαταρίας όσον αφορά την αποθήκευση ενέργειας. Έχει μεγάλη σημασία για τα οχήματα νέας ενέργειας και την αποθήκευση ανανεώσιμης ενέργειας και άλλες πτυχές. Και είναι μια καινοτόμος χρήση του άνθρακα στον τομέα της σύγχρονης ενέργειας.

Κοινές χρήσεις του άνθρακα στην επιστήμη των υλικών

• Μεταλλικό καρβίδιο

Το καρβίδιο μετάλλων είναι μια ένωση που σχηματίζεται από άνθρακα και μεταλλικά στοιχεία, η οποία έχει εξαιρετικές φυσικές ιδιότητες. Όπως υψηλή σκληρότητα και υψηλό σημείο τήξης. Για παράδειγμα, το καρβίδιο βολφραμίου, χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή εργαλείων, καλουπιών και ούτω καθεξής. Αυτά τα εργαλεία διαδραματίζουν βασικό ρόλο στη μηχανική επεξεργασία και σε άλλες βιομηχανίες. Μπορεί να κόψει και να διαμορφώσει αποτελεσματικά διάφορα μεταλλικά υλικά, γεγονός που αποτελεί μία από τις σημαντικές χρήσεις του άνθρακα στην επιστήμη των υλικών.

• Υλικό από ίνες άνθρακα

Η ίνα άνθρακα είναι ένα είδος ίνας υψηλής αντοχής και υψηλού μέτρου ελαστικότητας με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 90%. Το βάρος του είναι ελαφρύ και ισχυρό. Χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική, στον αθλητικό εξοπλισμό και σε άλλους τομείς. Στην κατασκευή αεροσκαφών, η χρήση υλικών από ανθρακονήματα μπορεί να μειώσει το βάρος του αεροσκάφους. Έτσι, θα βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της πτήσης. Στον αθλητισμό, η ρακέτα μπάντμιντον, η ρακέτα τένις και άλλος εξοπλισμός που κατασκευάζεται από ανθρακονήματα μπορεί να παρέχει καλύτερη ευελιξία και λειτουργικότητα. Αυτό είναι δημοφιλές στους αθλητές.

• Υλικά αιθάλης

Μαύρος άνθρακας υλικά είναι απαραίτητα στη σύγχρονη βιομηχανία. Στη βιομηχανία καουτσούκ, η αιθάλη είναι ένας σημαντικός ενισχυτικός παράγοντας. Μετά την προσθήκη αιθάλης στα προϊόντα καουτσούκ, όπως τα ελαστικά, η αντοχή στη φθορά, η αντοχή στο σχίσιμο και η αντοχή έχουν βελτιωθεί σημαντικά. Και μπορεί να προσαρμοστεί σε μια ποικιλία σύνθετων οδικών συνθηκών και συνθηκών οδήγησης. Στην κατασκευή μελανιών, η αιθάλη χρησιμοποιείται ως χρωστική ουσία για να προσδώσει στο μελάνι καλή μαυρίλα και καλυπτικότητα. Αυτό εξασφαλίζει το φωτεινό χρώμα και την καθαρή εικόνα του εκτυπωμένου υλικού.

• Βούρτσα άνθρακα

Βούρτσες άνθρακα διαδραματίζουν βασικό ρόλο στον ηλεκτρικό εξοπλισμό. Στον κινητήρα, η βούρτσα άνθρακα είναι υπεύθυνη για τη διοχέτευση της εξωτερικής ηλεκτρικής ροής στα τυλίγματα του δρομέα. Έτσι ο κινητήρας μπορεί να λειτουργεί κανονικά. Η βούρτσα άνθρακα έχει καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και αυτολίπανση. Έτσι, κατά τη διαδικασία τριβής υψηλής ταχύτητας με τον μεταγωγέα, μπορεί να εξασφαλίσει τη σταθερή μετάδοση του ρεύματος. Και μπορεί επίσης να μειώσει τη φθορά και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του κινητήρα. Χρησιμοποιείται ευρέως σε πολλούς ηλεκτρικούς εξοπλισμούς, όπως ηλεκτρικά εργαλεία, βιομηχανικούς κινητήρες και γεννήτριες.

Η χρήση του άνθρακα στη χημεία

Carbon στην οργανική σύνθεση

Στην οργανική χημική σύνθεση, ο άνθρακας είναι το βασικό στοιχείο. Πολλές οργανικές ενώσεις δεν μπορούν να συντεθούν χωρίς άνθρακα. Για παράδειγμα, μέσω του σχηματισμού δεσμών άνθρακα-άνθρακα, μπορεί να συντεθεί μια ποικιλία πολύπλοκων οργανικών μορίων. Όπως είναι τα φάρμακα, τα αρώματα, τα πλαστικά κ.λπ. Πολλά κοινά πλαστικά, όπως πολυαιθυλένιο, το πολυπροπυλένιο κ.λπ. είναι πολυμερείς ενώσεις με βάση τον άνθρακα. Και αυτά τα πλαστικά χρησιμοποιούνται ευρέως στην καθημερινή ζωή, από υλικά συσκευασίας έως οικιακά αντικείμενα.

• Υλικά ενεργού άνθρακα

Ο ενεργός άνθρακας είναι ένα υλικό άνθρακα με ιδιαίτερα ανεπτυγμένη δομή πόρων. Και η ειδική του επιφάνεια είναι πολύ μεγάλη. Στη χημική βιομηχανία, ο ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται κυρίως για προσρόφηση και διαχωρισμό. Για παράδειγμα, στη διαδικασία επεξεργασίας νερού, ενεργός άνθρακας μπορούν να απορροφήσουν τις βλαβερές ουσίες στο νερό, καθαρίζοντας έτσι την ποιότητα του νερού. Όσον αφορά τον καθαρισμό του αέρα, ο ενεργός άνθρακας μπορεί επίσης να προσροφήσει επιβλαβή αέρια όπως φορμαλδεΰδη, βενζόλιο κ.λπ. Παρέχει στους ανθρώπους ένα υγιές εσωτερικό περιβάλλον. Αυτή είναι μία από τις σημαντικές χρήσεις του άνθρακα στην καθημερινή ζωή.

Στον τομέα της ιατρικής

Bυλικό iocarbon

Το υλικό βιοάνθρακα έχει καλή βιοσυμβατότητα και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη μηχανική ιστών και σε άλλους τομείς. Για παράδειγμα, τα υλικά βιοάνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υλικά ικριωμάτων για να βοηθήσουν τα κύτταρα να αναπτυχθούν και να επιδιορθώσουν τους ιστούς. Μπορεί να προσομοιώσει το μικροπεριβάλλον του ανθρώπινου ιστού, να προωθήσει την αναγέννηση των κατεστραμμένων ιστών. Και μπορεί να προσφέρει νέες ιδέες και μεθόδους για την ιατρική θεραπεία.

• Φορέας φαρμάκου με βάση τον άνθρακα

Τα νανοϋλικά άνθρακα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως φορείς φαρμάκων. Λόγω των μοναδικών φυσικών και χημικών ιδιοτήτων τους, μπορούν να φορτώσουν αποτελεσματικά φάρμακα και να επιτύχουν στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων. Αυτό συμβάλλει στη βελτίωση του θεραπευτικού αποτελέσματος των φαρμάκων, στη μείωση των παρενεργειών των φαρμάκων στους φυσιολογικούς ιστούς. Και έχει μεγάλες δυνατότητες στη θεραπεία ασθενειών όπως ο καρκίνος.

Η χρήση του άνθρακα σε άλλους τομείς

Στο γεωργία

Στη γεωργία, ο ρόλος του άνθρακα δεν πρέπει να υποτιμάται. Για παράδειγμα, τα οργανικά λιπάσματα είναι πλούσια σε άνθρακα. Αυτό μπορεί να βελτιώσει τη δομή του εδάφους, να αυξήσει τη γονιμότητα του εδάφους και να προωθήσει την ανάπτυξη των καλλιεργειών. Επιπλέον, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αέριο λίπασμα σε ορισμένη συγκέντρωση για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της φωτοσύνθεσης των φυτών. Με τον τρόπο αυτό αυξάνεται η απόδοση των καλλιεργειών.

Στην τέχνη και τον πολιτισμό

Από τους αρχαίους πίνακες με κάρβουνο μέχρι τις σύγχρονες μαύρες χρωστικές ουσίες, ο άνθρακας έχει μακρά ιστορία στην τέχνη και τον πολιτισμό. Ο ξυλάνθρακας είναι ένα συνηθισμένο εργαλείο για τη ζωγραφική, το οποίο μπορεί να παράγει πλούσιες γραμμές και τόνους. Το μαύρο άνθρακα χρησιμοποιείται ευρέως στο μελάνι, στα χρώματα και σε άλλους τομείς για να προσθέσει χρώμα και υφή σε έργα τέχνης και εκτυπώσεις.

Χρήσεις του άνθρακα στην καθημερινή ζωή

Στην καθημερινή ζωή, ο άνθρακας ενσωματώνεται σε διάφορα καλά πράγματα, όπως τα καλάμια ψαρέματος και το τόνερ. Τα καλάμια ψαρέματος από ίνες άνθρακα προτιμώνται από τους φίλους του ψαρέματος. Η παραδοσιακή ράβδος ψαρέματος είναι συχνά βαριά, εύκολη στην αναδίπλωση και άλλες κοντές σανίδες. Αυτό ξεπερνιέται από τις ίνες άνθρακα. Το μικρό βάρος του, οι φίλοι αλιείας κρατούν για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν κουράζονται. Υψηλή αντοχή, μπορεί εύκολα να αντιμετωπίσει το τράβηγμα μεγάλων ψαριών. Καλή ελαστικότητα, ευαίσθητη μετάδοση σήματος όταν το ψάρι δαγκώνει το αγκίστρι, ισχυρό ρυθμιστικό, μείωση των ψαριών που τρέχουν, κάνουν το ψάρεμα πιο ευχάριστο.

Το τόνερ παίζει σημαντικό ρόλο στη σκηνή των εκτυπώσεων γραφείου. Στους εκτυπωτές λέιζερ και τα φωτοαντιγραφικά μηχανήματα, τα σωματίδια του τόνερ είναι λεπτά και ομοιόμορφα. Και η ηλεκτρική αγωγιμότητα και η απορρόφηση είναι καλές. Κατά την εργασία, ο στατικός ηλεκτρισμός προσροφάται στο ευαίσθητο τύμπανο, απεικονίζοντας σύμφωνα με το σήμα. Και στη συνέχεια μεταφέρει το χαρτί και τη θερμική στερέωση, έτσι ώστε η εικόνα του κειμένου να παρουσιάζεται με σαφήνεια. Τα υλικά εκτύπωσης των φοιτητών, οι επαγγελματίες επεξεργασίας εγγράφων γραφείου κ.λπ. είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με το τόνερ. Εξασφαλίζει την ομαλή πληροφόρηση του χαρτιού, είναι ο καθημερινός βοηθός εκμάθησης γραφείου.

Οι χρήσεις των διαφόρων αλλοτροπών του άνθρακα

Γραφίτης

Ο γραφίτης είναι ένα κοινό αλλότροπο του άνθρακα και έχει πολλές χρήσεις. Στα εργαλεία γραφής, ο γραφίτης κατασκευάζεται σε μολυβοθήκες. Και η μαλακή υφή του μπορεί να αφήσει σαφή σημάδια στο χαρτί, πράγμα που είναι βολικό για τους ανθρώπους να γράφουν και να σχεδιάζουν. Οι λιπαντικές ιδιότητες του γραφίτη τον καθιστούν εξαιρετικό λιπαντικό. Και στη βιομηχανία μηχανημάτων, χρησιμοποιείται συχνά για τη μείωση της τριβής μεταξύ των εξαρτημάτων της μηχανής και τη βελτίωση της απόδοσης λειτουργίας και της διάρκειας ζωής του εξοπλισμού. Στον τομέα των υλικών ηλεκτροδίων, τα ηλεκτρόδια γραφίτη χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικές διεργασίες, όπως η ηλεκτρολυτική τήξη αλουμινίου και χάλυβα, λόγω της καλής ηλεκτρικής αγωγιμότητάς τους και της αντοχής τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Και χρησιμοποιούνται ως αγώγιμο μέσο σε ηλεκτρολυτικά κύτταρα για την προώθηση χημικών αντιδράσεων.

Νανοσωλήνες

Ως νέος τύπος αλλοτρόπου άνθρακα, οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν παρουσιάσει εκπληκτικές προοπτικές εφαρμογής. Όσον αφορά τη σμίκρυνση ηλεκτρονικών συσκευών, οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή τρανζίστορ και ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σε νανοκλίμακα. Οι εξαιρετικές ηλεκτρικές επιδόσεις του μπορούν να επιτύχουν υψηλότερη ταχύτητα μετανάστευσης ηλεκτρονίων και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Αναμένεται να προωθήσει την περαιτέρω ανάπτυξη της ηλεκτρονικής τεχνολογίας πληροφοριών. Έτσι, τα ηλεκτρονικά προϊόντα είναι πιο μικροσκοπικά και υψηλής απόδοσης. Στον τομέα της υπερ-ενίσχυσης υλικών, η προσθήκη νανοσωλήνων άνθρακα σε υλικά μήτρας, όπως πολυμερή, μέταλλα ή κεραμικά, μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή, την ανθεκτικότητα και τη δυσκαμψία του υλικού. Για παράδειγμα, η προσθήκη νανοσωλήνων άνθρακα σε αεροδιαστημικά σύνθετα υλικά μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την αντοχή του υλικού στην κρούση. Και εξασφαλίζει την ασφαλή λειτουργία των αεροσκαφών σε ακραία περιβάλλοντα.

Συμπέρασμα

Ο άνθρακας, ως σημαντικό στοιχείο, χρησιμοποιείται σε όλες τις πτυχές της ζωής μας. Από τα παραδοσιακά ορυκτά καύσιμα στον τομέα της ενέργειας μέχρι τα νέα ενεργειακά υλικά. Από διάφορα υλικά υψηλών επιδόσεων στην επιστήμη των υλικών έως υλικά οργανικής σύνθεσης και προσρόφησης στη χημική βιομηχανία. Εκτός αυτού, από την αποκατάσταση ιστών στον τομέα της βιοϊατρικής και τον φορέα φαρμάκων έως την εφαρμογή της γεωργίας και της τέχνης και του πολιτισμού, ο άνθρακας διαδραματίζει αναντικατάστατο ρόλο.