Uhlík jako grafit – vybavíte si jej vždy, když budete brát do ruky obyčejnou tužku. Uhlík dobře znají i sklenáři nebo obkladači, kteří řežou sklo a keramiku diamantovými noži a kotouči. Zdá se to opravdu zvláštní, vždyť se jedná o stejný chemický prvek se šesti protony a elektrony v jeho molekule, a pokaždé se chová jinak. Záleží totiž na umístění atomů uhlíku v jeho krystalické struktuře – mřížce.
Až někdy zavítáte do Českého Krumlova, běžte se podívat do grafitového dolu a přineste si domů suvenýr v podobě velmi měkké horniny. Grafit totiž krystalizuje přirozeným způsobem v šesterečné soustavě, kde je mezi atomy velký prostor a mnoho tzv. kluzných rovin. Díky tomu je grafit tak měkký a poddajný. Kdybyste si však objednali exkurzi do Jihoafrické republiky a nahlédli do diamantového dolu, zjistíte, že se tady uhlík dobývá z neuvěřitelných hloubek pod povrchem země. Jestliže totiž uhlík stlačíte obrovskou silou, jeho krystalická struktura se zdeformuje do krychličky, atomy se do té krychličky nahustí a máte rázem velice tvrdý materiál. Diamant. Ale zas je to jen uhlík.
Specifické vlastnosti uhlíkových kompozitů
Specifických vlastností uhlíku se využívá i v technice. Jedním z nejpevnějších materiálů a zároveň nejlehčích, které kdy člověk vyrobil, je grafen. Vzniká tak, že velmi tenký plátek uhlíkových atomů zdeformujete z trojrozměrného na dvojrozměrný. Zní to trochu podivně, ale vězte, že možné to je. Jde však o velmi obtížný technologický proces, kdy se působením velkého tlaku a tepla zhustí drobné vločky uhlíku – grafenu do velice kompaktní plošné struktury. Velice pevné, odolné a stabilní.
Extrémně lehký a pevný uhlíkový Grafen
Grafen může připomínat mořský korál, jeho struktura se podobá jakési nepravidelné houbovité hmotě, přitom se jedná o materiál desetkrát pevnější než uhlíková konstrukční ocel, a navíc je o celých 95 procent lehčí. Grafen se bude v budoucnu zřejmě využívat ve stavebnictví a v leteckém průmyslu, kde hraje důležitou roli pevnost materiálu a zároveň jeho velmi nízká hmotnost. Typickým příkladem mohou být mostní a překladové konstrukce dálniční sítě, výstavba železnic, výškové stavby atd.