Większości z nas grudzień kojarzy się z adwentem i Bożym Narodzeniem. Wiele osób zapomina, że w tym miesiącu jest jeszcze jedno ważne święto. Mowa tu oczywiście o Barbórce, czyli uroczystości związanej z górnikami. To wydarzenie może nie jest tak istotne dla ogółu społeczeństwa jak Gwiazdka, jednak ma duże znaczenie dla samych górników, którzy w Polsce pracują głównie przy wydobyciu węgla kamiennego. Wiele osób uważa, że surowiec ten wykorzystuje się do wytwarzania energii w elektrowniach czy do ogrzewania mieszkań. Prawda jest jednak taka, że węgiel (z łac. carbon) obecnie towarzyszy nam w prawie każdej dziedzinie życia i jest jednym z najpowszechniejszych pierwiastków występujących na kuli ziemskiej.

Karbon jest szczególnie popularny w przemyśle transportowym. Wszystkie największe koncerny lotnicze takie jak Boeing czy Airbus używają tego pierwiastka pod postacią włókna węglowego do produkcji kadłubów swoich maszyn. Materiał ten przypomina z wyglądu płachtę materiału złożoną z pojedynczych nici. Włókno to składa się z od 3 tys. do 12 tys. pojedynczych nici cieńszych od ludzkiego włosa. Nitka zaś zbudowana jest z setek tysięcy atomów węgla. Airbus A350 dzięki zastosowaniu szkieletu właśnie z tego materiału i poszyciu kadłuba zewnętrznego z aluminium waży ,,zaledwie” 182,5 tony. Porównując go z poprzednim modelem A340, dzięki zastosowaniu tej technologii udało się obniżyć masę samolotu o ok. 20 ton. Uzyskane w ten sposób rezerwy można było przeznaczyć na paliwo, a to z kolei sprawiało, że maszyna mogła pokonywać dłuższe odległości.

Oczywiście włókno węglowe posiada także zastosowania w wojskowym przemyśle powietrznym. Technologie wykorzystane w produkcji samolotów pasażerskich można wykorzystać do produkcji np. myśliwców. Wtedy lżejsza, a zarazem wytrzymalsza konstrukcja takiego myśliwca jest w stanie przenieść więcej uzbrojenia. Ponadto, włókna węglowego używa się do produkcji chociażby osłon magazynków, a niekiedy do wyrobu całych ram do karabinów czy pistoletów. Jednak podczas produkcji różnego rodzaju militariów karbon wzmacnia się włóknem kevlarowym, przez co uzyskuje się materiał o niespotykanej wytrzymałości (samo włókno węglowe jest 5 razy mocniejsze od stali).

Bardziej przyziemne zastosowania tego materiału obserwujemy w motoryzacji. W samochodach zaliczanych do segmentu premium (takich jak np. Mercedes, Porsche) włókno węglowe poza ulepszaniem mechaniki pojazdu stosowane jest także do dekoracji wnętrza auta. Prawie każdy model Mercedesa można zamówić w konfiguracji z ozdobioną karbonem deską rozdzielczą czy elementami foteli. Jednak chyba najwięcej zastosowań znajduje przy produkcji samochodów ekstremalnie sportowych, niedostępnych dla przeciętnych śmiertelników. Auta takie jak Koenigsegg Agera R czy Pagani Huayra nie mają tylko, jak w przypadku samolotów, ram wykonanych z karbonu. W tych pojazdach z włókien węglowych wykonuje się drzwi, elementy nadwozia czy elementy aerodynamiczne mające na celu poprawić osiągi. Oczywiście materiał ten nie jest tani, więc jeśli przedsiębiorcy godzą się na wykorzystywanie go w takich ilościach, musi on dawać wymierne skutki. Włókno jest o 50% lżejsze od aluminium i 5 razy lżejsze od stali. Sprawia to, że auta wykonane z wykorzystaniem karbonu i aluminium potrafią osiągać astronomiczne prędkości. Jako ciekawostkę mogę powiedzieć, że najszybszym seryjnie produkowanym samochodem na świecie jest obecnie Koenigsegg Agera RS, który w 2017 roku rozpędził się do 457 km/h. Dzięki zastosowaniu włókna węglowego możliwe było także stworzenie pierwszego samochodu, którego stosunek mocy do masy wynosi 1:1. Mowa tu o Koenigseggu ONE:1, który generuje 1350 km i waży 1350 kg.

Skoro jesteśmy już przy motoryzacji, nie sposób zapomnieć o zastosowaniu węgla przy produkcji paliw. Ropa naftowa to w największym stopniu właśnie rozpuszczone związki węgla, które podczas obróbki przekształcane są w benzynę, naftę, olej napędowy czy mazut. Benzyna, jak powszechnie wiadomo, jest jednym z najpopularniejszych i najczęściej używanych paliw na świecie. Naftę powszechnie wykorzystuje się do napędzania silników odrzutowych turbowentylatorowych. Olej napędowy stosuje się do napędzania silników diesla i silników wysokoprężnych. Mazut natomiast to popularny środek opałowy, a po poddaniu dalszej modyfikacji uzyskujemy z niego np. parafinę do produkcji świec.

Węgiel jest popularny również w medycynie. W tym wypadku mamy do czynienia z węglem aktywnym. Jest on wytwarzany z produktów bogatych w węgiel drzewny (np. drewno, łupiny orzechów kokosowych). Po wstępnej obróbce dodaje się do niego różnego rodzaju kwasy, by nadać mu właściwości absorpcyjne. Oznacza to, że bardzo dobrze wchłania zanieczyszczenia. Otrzymany w ten sposób 1g węgla aktywnego pochłania tyle zanieczyszczeń, co 1000m² gleby. Właśnie ten rodzaj węgla można znaleźć w pastach do zębów. Taki sposób wybielania szkliwa jest tańszy i bardziej naturalny niż stosowanie mocniejszych wybielaczy. Ponadto, węgiel pod postacią tabletek stosuje się przy leczeniu zaparć czy biegunek. W niektórych regionach Afryki czy Australii okłady z aktywnego węgla stosuje się do oczyszczania ran zadanych przez jadowite węże czy pająki. Środek ten ma też zastosowania w kosmetyce. Ponieważ ma bardzo dobre właściwości absorpcyjne, z jego pomocą wytwarza się różne pilingi, żele pod prysznic czy inne środki myjące.

W jubilerstwie również mamy do czynienia ze stosowaniem węgla, tyle że tym razem pod postacią diamentu. Jest najtwardszym materiałem na naszej planecie. Diament jest w stanie zarysować tylko inny diament. Z powodu tej właściwość diament stosuje się również do wyrobu wierteł czy pił tarczowych mających radzić sobie z najtwardszymi materiałami. Co ciekawe, na Bliskim Wschodzie materiał ten zastosowano do produkcji reflektorów jednego z najdroższych samochodów na świecie (Lykan Hypersport) wartego ok. 10 mln. zł.

Węgiel jest powszechnie stosowany. Od surowca pozyskiwanego do wytwarzania energii, przez otrzymywany przy pomocy człowieka węgiel aktywny, aż po diament, jeden z najdroższych i najtwardszych materiałów dostępnych na planecie. Pomimo że możemy tego nie zauważać, nie będzie przesadą, jeśli powiem, iż pierwiastek ten stanowi podstawę ludzkiej egzystencji prawie we wszystkich dziedzinach życia i trudno byłoby nam go zastąpić.

Bartłomiej Rydzewski, kl. 1AG

Źródło informacji:

https://www.samoloty.pl/53-encyklopedia/zagraniczne-encyklopedia/12621-airbus-a350-sp-19537
http://www.medonet.pl/zdrowie,wegiel-aktywny---opis--wlasciwosci--zastosowanie,artykul,1725386.html
https://cersil.pl/wlokno-weglowe-carbon/
http://www.dexcraft.pl/blog/technologia-kompozytow/carbon-czyli-wlokno-weglowe-9-tajemnic-tego-materialu/
https://apteline.pl/artykuly/co-to-jest-i-jak-dziala-wegiel-aktywny/
http://moto.pl/MotoPL/1,88389,13355351,Lykan_Hypersport___cena_nie_odstrasza.html