Высокаякасны графіт мае выдатную механічную трываласць, тэрмічную стабільнасць, высокую гнуткасць і вельмі высокую цепла- і электрычную праводнасць у плоскасці, што робіць яго адным з найважнейшых перадавых матэрыялаў для многіх ужыванняў, такіх як фотатэрмічныя праваднікі, якія выкарыстоўваюцца ў якасці батарэй у тэлефонах. Напрыклад, спецыяльны тып графіту, высокаўпарадкаваны піраграфічны графіт (HOPG), з'яўляецца адным з найбольш часта выкарыстоўваных у лабараторыях. Гэтыя выдатныя ўласцівасці абумоўлены слаістай структурай графіту, дзе моцныя кавалентныя сувязі паміж атамамі вугляроду ў графенавых пластах спрыяюць выдатным механічным уласцівасцям, цепла- і электрычнай праводнасці, пры гэтым вельмі мала ўзаемадзеяння паміж графенавымі пластамі. Гэта дзеянне прыводзіць да высокай ступені гнуткасці. графіт. Нягледзячы на тое, што графіт быў адкрыты ў прыродзе больш за 1000 гадоў, а яго штучны сінтэз вывучаўся больш за 100 гадоў, якасць узораў графіту, як натуральнага, так і сінтэтычнага, далёкая ад ідэальнай. Напрыклад, памер найбуйнейшых монакрышталічных графітавых даменаў у графітавых матэрыялах звычайна менш за 1 мм, што рэзка кантрастуе з памерам многіх крышталяў, такіх як монакрышталі кварца і монакрышталі крэмнію. Памер можа дасягаць маштабу метра. Вельмі малы памер монакрышталічнага графіту абумоўлены слабым узаемадзеяннем паміж пластамі графіту, і плоскасць пласта графена цяжка падтрымліваць падчас росту, таму графіт лёгка разбіваецца на некалькі межаў монакрышталічных зерняў у бязладдзі. Каб вырашыць гэтую ключавую праблему, ганаровы прафесар Ульсанскага нацыянальнага інстытута навукі і тэхналогій (UNIST) і яго калегі прафесар Лю Кайхуэй, прафесар Ван Энгэ з Пекінскага ўніверсітэта і іншыя прапанавалі стратэгію сінтэзу тонкай плёнкі монакрышталічнага графіту парадку велічыні, аж да цалевага маштабу. Іх метад выкарыстоўвае монакрышталічную нікелевую фальгу ў якасці падкладкі, а атамы вугляроду падаюцца з адваротнага боку нікелевай фальгі праз «ізатэрмічны працэс растварэння-дыфузіі-асаджэння». Замест выкарыстання газападобнай крыніцы кардону яны выбралі цвёрды вугляродны матэрыял для палягчэння росту графіту. Гэтая новая стратэгія дазваляе вырабляць монакрышталічныя графітавыя плёнкі таўшчынёй каля 1 цалі і 35 мікронаў, або больш за 100 000 пластоў графена за некалькі дзён. У параўнанні з усімі даступнымі ўзорамі графіту, монакрышталічны графіт мае цеплаправоднасць ~2880 Вт м-1K-1, нязначнае ўтрыманне прымешак і мінімальную адлегласць паміж пластамі. (1) Паспяховы сінтэз монакрышталічных нікелевых плёнак вялікага памеру ў якасці ультраплоскіх падкладак дазваляе пазбегнуць разупарадкавання сінтэтычнага графіту; (2) 100 000 слаёў графена вырошчваюцца ізатэрмічна прыкладна за 100 гадзін, так што кожны пласт графена сінтэзуецца ў адным і тым жа хімічным асяроддзі і тэмпературы, што забяспечвае аднастайную якасць графіту; (3) Бесперапынная падача вугляроду праз адваротны бок нікелевай фальгі дазваляе пластам графена бесперапынна расці з вельмі высокай хуткасцю, прыкладна адзін пласт кожныя пяць секунд.
Час публікацыі: 9 лістапада 2022 г.