Висококачественият графит има отлична механична якост, термична стабилност, висока гъвкавост и много висока топло- и електрическа проводимост в равнината, което го прави един от най-важните съвременни материали за много приложения, като например фототермични проводници, използвани като батерии в телефони. Например, специален вид графит, високо подреден пиролитичен графит (HOPG), е един от най-често използваните в лабораториите. Тези отлични свойства се дължат на слоестата структура на графита, където силните ковалентни връзки между въглеродните атоми в графеновите слоеве допринасят за отлични механични свойства, топло- и електрическа проводимост, като същевременно взаимодействието между графеновите слоеве е много малко. Действието води до висока степен на гъвкавост. графит. Въпреки че графитът е открит в природата повече от 1000 години и изкуственият му синтез е изучаван повече от 100 години, качеството на графитните проби, както естествени, така и синтетични, далеч не е идеално. Например, размерът на най-големите монокристални графитни домени в графитните материали обикновено е по-малък от 1 mm, което е в рязък контраст с размера на много кристали, като кварцови монокристали и силициеви монокристали. Размерът може да достигне мащаба на метър. Много малкият размер на монокристалния графит се дължи на слабото взаимодействие между графитните слоеве, а плоскостта на графеновия слой е трудна за поддържане по време на растеж, така че графитът лесно се разчупва на няколко монокристални зърнести граници в безпорядък. За да решат този ключов проблем, почетният професор от Националния институт за наука и технологии в Улсан (UNIST) и неговите сътрудници проф. Лиу Кайхуей, проф. Уанг Енге от Пекинския университет и други предложиха стратегия за синтезиране на тънък филм от графитни монокристали с порядък на величината, до инчов мащаб. Техният метод използва монокристално никелово фолио като субстрат, а въглеродните атоми се подават от задната страна на никеловото фолио чрез „изотермичен процес на разтваряне-дифузия-отлагане“. Вместо да използват газообразен картонен източник, те избраха твърд въглероден материал, за да улеснят растежа на графита. Тази нова стратегия прави възможно производството на монокристални графитни филми с дебелина около 1 инч и 35 микрона, или повече от 100 000 графенови слоя за няколко дни. В сравнение с всички налични графитни проби, монокристалният графит има топлопроводимост от ~2880 W m-1K-1, незначително съдържание на примеси и минимално разстояние между слоевете. (1) Успешният синтез на монокристални никелови филми с големи размери като ултраплоски подложки избягва разрушаването на синтетичния графит; (2) 100 000 слоя графен се отглеждат изотермично за около 100 часа, така че всеки слой графен се синтезира в една и съща химическа среда и температура, което осигурява еднакво качество на графита; (3) Непрекъснатото подаване на въглерод през обратната страна на никеловото фолио позволява на слоевете графен непрекъснато да растат с много висока скорост, приблизително един слой на всеки пет секунди.
Време на публикуване: 09 ноември 2022 г.