Visokokvalitetni grafit ima odličnu mehaničku čvrstoću, termičku stabilnost, visoku fleksibilnost i vrlo visoku termičku i električnu provodljivost u ravni, što ga čini jednim od najvažnijih naprednih materijala za mnoge primjene, kao što su fototermalni provodnici koji se koriste kao baterije u telefonima. Na primjer, posebna vrsta grafita, visoko uređeni pirolitički grafit (HOPG), jedan je od najčešće korištenih materijala u laboratorijama. Ova izvrsna svojstva posljedica su slojevite strukture grafita, gdje jake kovalentne veze između atoma ugljika u slojevima grafena doprinose odličnim mehaničkim svojstvima, termičkoj i električnoj provodljivosti, dok je interakcija između slojeva grafena vrlo mala. Djelovanje rezultira visokim stepenom fleksibilnosti. grafit. Iako je grafit otkriven u prirodi više od 1000 godina, a njegova vještačka sinteza proučava se više od 100 godina, kvalitet uzoraka grafita, i prirodnih i sintetičkih, daleko je od idealnog. Na primjer, veličina najvećih domena monokristala grafita u grafitnim materijalima je obično manja od 1 mm, što je u oštroj suprotnosti s veličinom mnogih kristala kao što su monokristali kvarca i monokristali silicija. Veličina može doseći razmjere metra. Vrlo mala veličina monokristalnog grafita posljedica je slabe interakcije između slojeva grafita, a ravnost sloja grafena teško je održati tokom rasta, pa se grafit lako razbija na nekoliko monokristalnih granica zrna u poremećaju. Da bi riješili ovaj ključni problem, profesor emeritus Nacionalnog instituta za nauku i tehnologiju Ulsan (UNIST) i njegovi saradnici prof. Liu Kaihui, prof. Wang Enge sa Univerziteta u Pekingu i drugi predložili su strategiju za sintezu tankog filma monokristalnog grafita reda veličine, do inčne skale. Njihova metoda koristi monokristalnu nikl foliju kao podlogu, a atomi ugljika se unose sa stražnje strane nikl folije putem "izotermnog procesa rastvaranja-difuzije-taloženja". Umjesto korištenja plinovitog kartonskog izvora, odlučili su se za čvrsti ugljični materijal kako bi olakšali rast grafita. Ova nova strategija omogućava proizvodnju monokristalnih grafitnih filmova debljine oko 1 inča i 35 mikrona, ili više od 100.000 slojeva grafena za nekoliko dana. U poređenju sa svim dostupnim uzorcima grafita, monokristalni grafit ima toplotnu provodljivost od ~2880 W m-1K-1, neznatan sadržaj nečistoća i minimalno rastojanje između slojeva. (1) Uspješna sinteza monokristalnih nikl filmova velike veličine kao ultra-ravnih podloga izbjegava neuređenost sintetičkog grafita; (2) 100.000 slojeva grafena se izotermno uzgaja za oko 100 sati, tako da se svaki sloj grafena sintetizira u istom hemijskom okruženju i temperaturi, što osigurava ujednačen kvalitet grafita; (3) Kontinuirano dovod ugljika kroz poleđinu nikl folije omogućava slojevima grafena da kontinuirano rastu vrlo velikom brzinom, približno jedan sloj svakih pet sekundi.
Vrijeme objave: 09.11.2022.