Usos do carbono: você precisa saber

O carbono é um elemento onipresente em nossas vidas. Seu número atômico é 6 e o símbolo é c. Ocupa uma posição importante na tabela periódica. Desde os tempos antigos, o uso humano do carvão vegetal para aquecimento, até a ciência e a tecnologia modernas, vários tipos de materiais à base de carbono brilham intensamente. O uso do carbono é amplo e de longo alcance. As pessoas costumam se perguntar: quais são os usos do carbono? Este artigo abordará o uso do carbono em vários campos, incluindo energia, ciência dos materiais, indústria química, biomédica e outros campos.

O uso do carbono no campo da energia

Carbon em combustível fóssil

Os combustíveis fósseis são uma das formas mais importantes de carbono no campo da energia. O carvão, o petróleo e o gás são fontes de energia comuns em nosso cotidiano. Eles contêm uma grande quantidade de carbono. O carvão, por exemplo, é formado principalmente por longos processos geológicos de restos de plantas antigas, com alto teor de carbono. Quando o carvão queima, o carbono e o oxigênio reagem para liberar uma grande quantidade de energia térmica para geração de energia, aquecimento, etc. Esse é o uso mais tradicional do carbono no campo da energia. No entanto, esse modo de combustão também produz uma grande quantidade de dióxido de carbono e outros gases da câmara de temperatura. Esses gases têm um certo impacto sobre o meio ambiente.

• Novos materiais de energia de carbono

Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, novos materiais energéticos de carbono estão surgindo gradualmente. Por exemplo, materiais como os nanotubos de carbono têm grande potencial de aplicação no campo das baterias. Eles podem melhorar o desempenho da bateria, aumentar a condutividade e a estabilidade da bateria. E, assim, melhorar a eficiência do armazenamento de energia da bateria. Isso é de grande importância para os novos veículos de energia, o armazenamento de energia renovável e outros aspectos. E é um uso inovador do carbono no campo da energia moderna.

Usos comuns do carbono na ciência dos materiais

• Carboneto de metal

O metal duro é um composto formado por elementos de carbono e metal, que tem excelentes propriedades físicas. Tais como alta dureza e alto ponto de fusão. Por exemplo, o carboneto de tungstênio é amplamente utilizado na fabricação de ferramentas, moldes e assim por diante. Essas ferramentas desempenham um papel fundamental no processamento mecânico e em outros setores. Elas podem cortar e moldar com eficiência vários materiais metálicos, o que é um dos usos importantes do carbono na ciência dos materiais.

• Material de fibra de carbono

A fibra de carbono é um tipo de fibra de alta resistência e alto módulo com teor de carbono superior a 90%. Seu peso é leve e resistente. É amplamente utilizada na indústria aeroespacial, em equipamentos esportivos e em outros campos. Na fabricação de aeronaves, o uso de materiais de fibra de carbono pode reduzir o peso da aeronave. Assim, ele aumentará a eficiência do voo. Nos esportes, a raquete de badminton, a raquete de tênis e outros equipamentos feitos de fibra de carbono podem proporcionar melhor flexibilidade e operacionalidade. Isso é popular entre os atletas.

• Materiais de negro de fumo

Preto carbono materiais são indispensáveis na indústria moderna. No setor de borracha, o negro de fumo é um importante agente de reforço. Após a adição de produtos de borracha com negro de fumo, como pneus, sua resistência ao desgaste, resistência ao rasgo e força melhoraram muito. E ele pode se adaptar a uma variedade de condições complexas de estradas e condições de direção. Na fabricação de tintas, o negro de fumo é usado como pigmento para dar à tinta uma boa escuridão e poder de ocultação. Isso garante a cor brilhante e a imagem nítida do material impresso.

• Escova de carbono

Escovas de carvão desempenham um papel fundamental nos equipamentos elétricos. No motor, a escova de carvão é responsável por passar o fluxo elétrico externo para os enrolamentos do rotor. Assim, o motor pode operar normalmente. A escova de carbono tem boa condutividade elétrica e autolubrificação. Portanto, no processo de atrito de alta velocidade com o comutador, ela pode garantir a transmissão estável da corrente. Além disso, pode reduzir o desgaste e prolongar a vida útil do motor. É amplamente utilizado em muitos equipamentos elétricos, como ferramentas elétricas, motores industriais e geradores.

O uso do carbono na química

Carbon em síntese orgânica

Na síntese química orgânica, o carbono é o elemento central. Muitos compostos orgânicos não podem ser sintetizados sem o carbono. Por exemplo, por meio da formação de ligações carbono-carbono, uma variedade de moléculas orgânicas complexas pode ser sintetizada. Como medicamentos, fragrâncias, plásticos, etc. Muitos plásticos comuns, como polietilenopolipropileno, etc., são compostos de polímeros à base de carbono. E esses plásticos são amplamente utilizados na vida cotidiana, desde materiais de embalagem até itens domésticos.

• Materiais de carvão ativado

O carvão ativado é um material de carbono com uma estrutura de poros altamente desenvolvida. E sua área de superfície específica é muito grande. No setor químico, o carvão ativado é usado principalmente para adsorção e separação. Por exemplo, no processo de tratamento de água, carvão ativado pode absorver substâncias nocivas na água, purificando assim a qualidade da água. Em termos de purificação do ar, o carvão ativado também pode adsorver gases nocivos, como formaldeído, benzeno, etc. Ele proporciona às pessoas um ambiente interno saudável. Esse é um dos usos importantes do carvão na vida cotidiana.

No campo da medicina

BMaterial de iocarbono

O material de biocarbono tem boa biocompatibilidade e tem sido amplamente utilizado na engenharia de tecidos e em outros campos. Por exemplo, os materiais de biocarbono podem ser usados como materiais de suporte para ajudar as células a crescer e reparar tecidos. Eles podem simular o microambiente do tecido humano e promover a regeneração do tecido danificado. Além disso, podem fornecer novas ideias e métodos para o tratamento médico.

• Transportador de medicamentos à base de carbono

Os nanomateriais de carbono também podem ser usados como transportadores de medicamentos. Devido às suas propriedades físicas e químicas exclusivas, eles podem carregar medicamentos de forma eficaz e realizar a entrega direcionada de medicamentos. Isso ajuda a melhorar o efeito terapêutico dos medicamentos e a reduzir os efeitos colaterais dos medicamentos nos tecidos normais. E tem grande potencial no tratamento de doenças como o câncer.

O uso do carbono em outros campos

Em agricultura

Na agricultura, o papel do carbono não deve ser subestimado. Por exemplo, os fertilizantes orgânicos são ricos em carbono. Isso pode melhorar a estrutura do solo, aumentar a fertilidade do solo e promover o crescimento das culturas. Além disso, o dióxido de carbono pode ser usado como fertilizante gasoso em uma determinada concentração para melhorar a eficiência da fotossíntese das plantas. Dessa forma, aumenta o rendimento das colheitas.

Em arte e cultura

Das antigas pinturas a carvão vegetal aos modernos pigmentos de negro de fumo, o carbono tem uma longa história na arte e na cultura. O carvão vegetal é uma ferramenta comum para pintura, que pode produzir linhas e tons ricos. O negro de fumo é amplamente utilizado em tintas, pinturas e outros campos para adicionar cor e textura a obras de arte e impressões.

Usos do carbono na vida cotidiana

Na vida cotidiana, o carbono é incorporado a uma variedade de coisas boas, como varas de pesca e toner. As varas de pesca de fibra de carbono são as preferidas dos amigos pescadores. A vara de pescar tradicional costuma ser pesada, fácil de dobrar e com outras características de placa curta. Isso é superado pela fibra de carbono. Seu peso leve faz com que os amigos pescadores não se cansem por muito tempo. Alta resistência, pode suportar facilmente a tração de peixes grandes. Boa elasticidade, transmissão de sinal sensível quando o peixe morde o anzol, amortecedor potente, reduz a corrida dos peixes e torna a pesca mais agradável.

O toner desempenha um papel importante no cenário de impressão do escritório. Nas impressoras e copiadoras a laser, as partículas de toner são finas e uniformes. E a condutividade elétrica e a absorção são boas. Durante o funcionamento, a eletricidade estática é adsorvida no tambor sensível, gerando imagens de acordo com o sinal. Em seguida, transfere o papel e o fixa por calor, para que a imagem do texto seja apresentada com clareza. Materiais de impressão para estudantes, profissionais de processamento de documentos de escritório etc. são inseparáveis do toner. Ele garante a fluidez das informações do papel e é o assistente de aprendizado diário do escritório.

Os usos de vários alótropos de carbono

Grafite

O grafite é um alótropo comum do carbono e tem muitos usos. Nas ferramentas de escrita, o grafite é transformado em pontas de lápis. E sua textura macia pode deixar marcas claras no papel, o que é conveniente para as pessoas escreverem e desenharem. As propriedades de lubrificação do grafite fazem dele um excelente lubrificante. No setor de maquinário, ele é frequentemente usado para reduzir o atrito entre as peças da máquina e melhorar a eficiência operacional e a vida útil do equipamento. No campo de materiais de eletrodos, os eletrodos de grafite são amplamente utilizados em processos industriais, como alumínio eletrolítico e fundição de aço, devido à sua boa condutividade elétrica e resistência a altas temperaturas. Além disso, são usados como meio condutor em células eletrolíticas para promover reações químicas.

Nanobubos

Como um novo tipo de alótropo de carbono, os nanotubos de carbono têm apresentado perspectivas de aplicação surpreendentes. Em termos de miniaturização de dispositivos eletrônicos, os nanotubos de carbono podem ser usados para fabricar transistores e circuitos integrados em nanoescala. Seu excelente desempenho elétrico pode alcançar maior velocidade de migração de elétrons e menor consumo de energia. Espera-se que ele promova o desenvolvimento da tecnologia da informação eletrônica. Assim, os produtos eletrônicos são mais miniaturizados e de alto desempenho. No campo do superfortalecimento de materiais, a adição de nanotubos de carbono a materiais de matriz, como polímeros, metais ou cerâmicas, pode aumentar significativamente a força, a resistência e a rigidez do material. Por exemplo, a adição de nanotubos de carbono a compostos aeroespaciais pode aumentar ainda mais a resistência ao impacto do material. E isso garante a operação segura de aeronaves em ambientes extremos.

Conclusão

O carbono, como um elemento importante, é usado em todos os aspectos de nossa vida. Desde os combustíveis fósseis tradicionais no campo da energia até os novos materiais energéticos. De vários materiais de alto desempenho na ciência dos materiais à síntese orgânica e materiais de adsorção na indústria química. Além disso, desde o reparo de tecidos no campo biomédico e o transporte de medicamentos até a aplicação na agricultura e na arte e cultura, o carbono desempenha um papel insubstituível.