Ämne 6: Kol (C)
Kol sublimerar vid oerhört hög temperatur, men oxideras till koldioxid vid betydligt lägre temperatur.
Svenskt namn: Kol
Engelskt namn: Carbon (Används inte i svensk text!)
Densitet: 2,267 ton per kubikmeter
Sublimerar (övergår i gasform): 3 642 grader Celsius
Kol finns överallt i naturen. Vi människor består av kol. Vår hjärna består av kol. Kol finns i bränslen, mat, plaster, byggmaterial, isolatorer, kapslar till integrerade kretsar, epoxi, blyertspennor och kolborstar i likströmsmotorer.
Grafen är ett endast ett atomlager tjockt kolskikt där kolatomerna ordnat sig i ett hexagonalt mönster.
Helt bortsett från att man kan elda kol och få värme av det, är kol ett intressant material för datorfolk och elektrotekniker. I och med upptäckten av grafen och andra nanoformationer som kol kan inta, har det förvandlats från ett ”gammaldags” vardagsämne till ett nytt högintressant high tech-ämne.
Bild: Sonny's Custom Shop
För elektroteknikern är kol mest känt som motståndsmaterial. Kol är en halvbra ledare och en klump kol kan användas för att hindra ström att ta sig fram, ju tunnare, desto högre motstånd.
Kolpulver pressas samman i stavar, förses med tilledare och kallas för kolmassamotstånd. Blandar man ut kolpulvret med bindemedel kan det screentryckas på tjockfilmskretsar. Det kan också spridas ut och användas som motståndsbana i potentiometrar.
Tofflor som gjorts ledande med kol skyddar mot statisk elektricitet.
Kolpulver kan göra andra material ledande. Det används som skydd mot statisk elektricitet, när man belägger plastpåsar, skosulor, tyger, handskar och bordsunderlägg med kolpulver för att göra dem ledande. Det blir inte mycket ledningsförmåga, i klassen megaohm, men det duger för att ladda ur statisk elektricitet och hålla personen eller föremålet urladdat. Det finns också ledande målarfärg som man kan måla golv och möbler med.
Men kol är inte bara ett tråkigt svart pulver med usel hållfasthet. Kolatomer kan binda ihop sig i stora kol-lakan, kolbollar och kolrör. De får helt nya egenskaper.
Kolnanorör. Bild: Carbon Allotropes
Kolatomer som ordnar sig i skikt som är en atom tjocka kan användas som delar av halvledare och får unika högfrekvensegenskaper.
Man kan göra transistorer som fungerar upp till en terahertz.
Om kolskiktet binder ihop sig i kanterna blir det till rör, kolnanorör, som blir oerhört starka i längsled och kan användas som tunna ledare eller, om de dopas lämpligt, som lysdioder. Eller för att skapa mycket starka vajrar, lämpliga för till exempel rymdhissar.
Det finns numera metoder att skapa kolnanorör på rulle. Knipsar man av röret snörper det ihop sig till bollar eller korta korvar, så kallade fullerener och resulterar i Nobelpris. Bollarna, kallade buckminsterfullerener eller buckybollar, kan förekomma med 60, 70, 72, 76, 84 eller 100 kolatomer, eller ännu fler. De blir supraledande vid 18 Kelvin.
För närvarande är det magert med kommersiella tillämpningar för buckybollar, men de anses kunna bli betydande för solcellernas utveckling. De tycks också hämma HIV. Kanske.
Konstgjord diamant. Bild: Steve Jurvetson
Om kolatomerna ordnar sig i en tredimensionell kristall kallar man det för diamant. Den kan också dopas och bli till en halvledare, men den tekniken är inte färdig ännu.
Förutom att fungera som slipmedel kan större diamanter användas som fönster in i processer med besvärande eller farlig kemi, eftersom ingenting fräter på diamant.
Diamant kan numera massframställas i absolut ren form med så kallad gasfasdeposition, cvd, vilket förväntas krascha den traditionella diamanthandeln.
I förening med syre blir kol till gasen koldioxid, som när den fryser vid -79 grader blir till kolsyreis som är användbart för kylning av mat, fingrar och processorer.
Mer om kol
PTOV-filmen om kol:
http://www.periodicvideos.com/videos/006.htm
Läs mer om kol på Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon
Om rymdhissar:
http://techworld.idg.se/2.2524/1.514810/hissen-som-gar-till-himlen---sci-fi-eller-sanning
Mer om fullerener:
http://en.wikipedia.org/wiki/Fullerene
Kol i en klassisk tillämpning – ånglok:
http://www.idg.se/2.1085/1.339258/att-kora-anglok-i-bergslagen-i
”Grafen kan ge terahertzfart” – om transistorforskning på KTH.
MIT om buckybollar och HIV:
http://www.technologyreview.com/article/401037/buckyball-cures/
