Vysokokvalitný grafit má vynikajúcu mechanickú pevnosť, tepelnú stabilitu, vysokú flexibilitu a veľmi vysokú tepelnú a elektrickú vodivosť v rovine, čo z neho robí jeden z najdôležitejších pokrokových materiálov pre mnohé aplikácie, ako sú fototermické vodiče používané ako batérie v telefónoch. Napríklad špeciálny typ grafitu, vysoko usporiadaný pyrolytický grafit (HOPG), je jedným z najčastejšie používaných v laboratóriách. Materiál. Tieto vynikajúce vlastnosti sú spôsobené vrstvenou štruktúrou grafitu, kde silné kovalentné väzby medzi atómami uhlíka v grafénových vrstvách prispievajú k vynikajúcim mechanickým vlastnostiam, tepelnej a elektrickej vodivosti, pričom medzi vrstvami grafénu dochádza len k veľmi malej interakcii. Výsledkom akcie je vysoký stupeň flexibility. grafit. Hoci je grafit v prírode objavený už viac ako 1000 rokov a jeho umelá syntéza je skúmaná viac ako 100 rokov, kvalita vzoriek grafitu, či už prírodných alebo syntetických, nie je ani zďaleka ideálna. Napríklad veľkosť najväčších monokryštálových grafitových domén v grafitových materiáloch je typicky menšia ako 1 mm, čo je v ostrom kontraste s veľkosťou mnohých kryštálov, ako sú kremenné monokryštály a kremíkové monokryštály. Veľkosť môže dosiahnuť mierku metra. Veľmi malá veľkosť monokryštálového grafitu je spôsobená slabou interakciou medzi grafitovými vrstvami a plochosť grafénovej vrstvy sa počas rastu ťažko udržiava, takže grafit sa ľahko rozbije na niekoľko hraníc monokryštálových zŕn v poruche. . Na vyriešenie tohto kľúčového problému emeritný profesor z Ulsanského národného inštitútu vedy a techniky (UNIST) a jeho spolupracovníci prof. Liu Kaihui, prof. Wang Enge z Pekingskej univerzity a ďalší navrhli stratégiu syntézy tenkých rádových monokryštály grafitu. filmu až po palcovú mierku. Ich metóda využíva ako substrát monokryštálovú niklovú fóliu a atómy uhlíka sa privádzajú zo zadnej strany niklovej fólie „procesom izotermického rozpúšťania-difúzie-nanášania“. Namiesto použitia plynného kartónového zdroja sa rozhodli pre pevný uhlíkový materiál na uľahčenie rastu grafitu. Táto nová stratégia umožňuje vyrábať monokryštálové grafitové filmy s hrúbkou približne 1 palec a 35 mikrónov alebo viac ako 100 000 grafénových vrstiev za niekoľko dní. V porovnaní so všetkými dostupnými vzorkami grafitu má monokryštálový grafit tepelnú vodivosť ~2880 W m-1K-1, nevýznamný obsah nečistôt a minimálnu vzdialenosť medzi vrstvami. (1) Úspešná syntéza monokryštálových niklových filmov veľkých rozmerov ako ultra plochých substrátov zabraňuje narušeniu syntetického grafitu; (2) 100 000 vrstiev grafénu vyrastie izotermicky za približne 100 hodín, takže každá vrstva grafénu sa syntetizuje v rovnakom chemickom prostredí a teplote, čo zaisťuje jednotnú kvalitu grafitu; (3) Nepretržitý prísun uhlíka cez zadnú stranu niklovej fólie umožňuje vrstvám grafénu nepretržite rásť veľmi vysokou rýchlosťou, približne jedna vrstva každých päť sekúnd.
Čas uverejnenia: 9. novembra 2022