Materiales de carbono: estructuras y formas

Abstract

Se presenta una visión general de las estructuras y formas del carbono en estado sólido, con el principal objetivo de elaborar criterios de clasificación que permitan situar a cada tipo determinado de sólido carbonoso en el conjunto global. Tras una breve descripción de las estructuras básicas (diamante, grafito hexagonal, carbinos), se examinan las formas del carbono con hibridación sp2 predominante, que constituyen la mayor parte de los materiales de carbono de interés práctico. Se presenta una clasificación fenomenológica de estos materiales en grafíticos, grafitizables y no grafitizables. Finalmente, se desarrolla el concepto de unidad estructural básica de los materiales de carbono y se destaca la importancia de los grados de apilamiento y de orientación de los constituyentes básicos como criterios de clasificación. Se ilustra con ejemplos la aplicación de la difracción de rayos X, espectroscopía Raman y diferentes técnicas microscópicas a la caracterización estructural de este amplio conjunto de materiales.

A general overview of carbon structures and forms is presented, with the main objective of establishing criteria to rationally classify carbon materials. A brief outline of the basic structures (diamond, hexagonal graphite, carbynes) is followed by that of solids with predominating sp2 hybridization, which constitute the majority of carbon-based materials with practical interest. A phenomenological classification of these materials into graphitic, graphitizable and nongraphitizable is presented. Finally, the concept of basic structural unit is developed and the importance of the stacking and orientation degrees of basic constituents is highlighted. Several examples are used to illustrate the application of X-ray diffraction, Raman spectroscopy and different microscopic techniques to the structural characterization of this wide set of materials.