Inhalt
Die Begriffe Graphit und Kohlefaser sind teilweise austauschbar. Graphit in Bleistiften und Graphit in einem Tennisschläger sind jedoch offensichtlich nicht das gleiche Material. Das Material, aus dem ein starker Schläger besteht, besteht eigentlich aus Kohlefasern. Sowohl Graphit als auch Kohlenstofffasern basieren auf Kohlenstoff. Die Unterschiede liegen im Herstellungsprozess des Endprodukts.
Kohlenstoff
Nach einem Artikel des Instituts für Polymerwissenschaften der University of Southern Mississippi ist Graphit reiner Kohlenstoff, dessen Atome in großen, sechseckigen Ringen angeordnet sind. Der Artikel vergleicht sie mit Hühnerdraht. Kohlenstofffasern unterscheiden sich darin, dass sie ein Polymer sind, das eine Art Graphit ist. Ein Polymer ist eine Kette von Kohlenstoffatomen, die miteinander verbunden sind. Das Polymer muss einen Prozess durchlaufen, bei dem es zu einer Kohlefaser wird, die es von Graphit unterscheidet.
Transformation
Die Umwandlung dieser langen Kette von Kohlenstoffatomen in Kohlenstofffasern beinhaltet das Strecken des Polymers. Eine Oxidationsbehandlung bei 200 bis 300 Grad Celsius startet den Prozess vom Polymer zur Kohlefaser. Das Polymer wird dann auf Temperaturen im Bereich von 1.000 bis 2.500 Grad Celsius erhitzt. Die genaue Wärmemenge hängt von der Verwendung für die spezifischen Fasern ab. Während des Erhitzungsprozesses werden die Fasern zu einer Substanz reduziert, die ungefähr 92 Prozent Kohlenstoff enthält. Das Polymer wird durch die Hitze sehr dünn und wird an diesem Punkt zu Kohlefaser. Wenn der Prozess fortgesetzt wird und die Wärme über 2.500 Grad Celsius ansteigt, wird das Polymer zu Graphit anstelle von Kohlenstofffasern.
Eigenschaften
Nach Angaben der Universität Bristol sind Kohlenstofffasern trotz mangelnder Dichte sehr stark. Sowohl Graphit- als auch Kohlenstofffasern sind inert und nicht reaktiv. Dies erklärt, warum Graphit in Bleistiften nicht mit Papier reagiert und die Kohlenstofffasern in Tennisschlägern nicht mit den anderen Komponenten des Schlägers interagieren. Wie das Department of Chemistry der University of Wisconsins feststellt, sind Kohlenstofffasern das richtige Material für den Ersatz von Bändern.
Verwendet
Der Hauptunterschied zwischen Graphit und Kohlefaser ist die Tatsache, dass Graphit bei starker Kohlefaser leicht zerbricht. Dieser Unterschied erklärt, warum Graphit mit Bleistift und Kohlefaser in Sportgeräten, Flugzeugen und dem Space Shuttle gut funktioniert.