El grafit d'alta qualitat té una excel·lent resistència mecànica, estabilitat tèrmica, alta flexibilitat i una conductivitat tèrmica i elèctrica en el pla molt alta, cosa que el converteix en un dels materials avançats més importants per a moltes aplicacions, com ara els conductors fototèrmics utilitzats com a bateries en telèfons. Per exemple, un tipus especial de grafit, el grafit pirolític altament ordenat (HOPG), és un dels més utilitzats als laboratoris. Aquestes excel·lents propietats es deuen a l'estructura en capes del grafit, on els forts enllaços covalents entre els àtoms de carboni de les capes de grafè contribueixen a excel·lents propietats mecàniques, conductivitat tèrmica i elèctrica, mentre que hi ha molt poca interacció entre les capes de grafè. L'acció resulta en un alt grau de flexibilitat. Tot i que el grafit s'ha descobert a la natura durant més de 1000 anys i la seva síntesi artificial s'ha estudiat durant més de 100 anys, la qualitat de les mostres de grafit, tant naturals com sintètiques, està lluny de ser ideal. Per exemple, la mida dels dominis de grafit monocristall més grans en materials de grafit sol ser inferior a 1 mm, cosa que contrasta fortament amb la mida de molts cristalls com els monocristalls de quars i els monocristalls de silici. La mida pot arribar a l'escala d'un metre. La mida molt petita del grafit monocristallí es deu a la feble interacció entre les capes de grafit, i la planitud de la capa de grafè és difícil de mantenir durant el creixement, de manera que el grafit es trenca fàcilment en diversos límits de gra monocristallí en desordre. Per resoldre aquest problema clau, el professor emèrit de l'Institut Nacional de Ciència i Tecnologia d'Ulsan (UNIST) i els seus col·laboradors, el professor Liu Kaihui, el professor Wang Enge de la Universitat de Pequín i altres, han proposat una estratègia per sintetitzar pel·lícules primes de monocristalls de grafit d'un ordre de magnitud, fins a l'escala de polzades. El seu mètode utilitza una làmina de níquel monocristallí com a substrat, i els àtoms de carboni s'alimenten des de la part posterior de la làmina de níquel mitjançant un "procés de dissolució-difusió-deposició isotèrmica". En lloc d'utilitzar una font de cartró gasós, van optar per un material de carboni sòlid per facilitar el creixement del grafit. Aquesta nova estratègia permet produir pel·lícules de grafit monocristallí amb un gruix d'aproximadament 1 polzada i 35 micres, o més de 100.000 capes de grafè en pocs dies. En comparació amb totes les mostres de grafit disponibles, el grafit monocristallí té una conductivitat tèrmica de ~2880 W m-1K-1, un contingut insignificant d'impureses i una distància mínima entre capes. (1) La síntesi reeixida de pel·lícules de níquel monocristallí de gran mida com a substrats ultraplans evita el desordre del grafit sintètic; (2) 100.000 capes de grafè es fan créixer isotèrmicament en unes 100 hores, de manera que cada capa de grafè es sintetitza en el mateix entorn químic i temperatura, cosa que garanteix la qualitat uniforme del grafit; (3) El subministrament continu de carboni a través del revers de la làmina de níquel permet que les capes de grafè creixin contínuament a un ritme molt alt, aproximadament una capa cada cinc segons.
Data de publicació: 09 de novembre de 2022