El grafito de alta calidad posee una excelente resistencia mecánica, estabilidad térmica, alta flexibilidad y una conductividad térmica y eléctrica en el plano muy elevada, lo que lo convierte en uno de los materiales avanzados más importantes para numerosas aplicaciones, como los conductores fototérmicos utilizados en baterías de teléfonos. Por ejemplo, un tipo especial de grafito, el grafito pirolítico altamente ordenado (HOPG), es uno de los materiales más utilizados en laboratorios. Estas excelentes propiedades se deben a la estructura laminar del grafito, donde los fuertes enlaces covalentes entre los átomos de carbono en las capas de grafeno contribuyen a sus excelentes propiedades mecánicas, conductividad térmica y eléctrica, mientras que la escasa interacción entre las capas de grafeno da como resultado un alto grado de flexibilidad. Aunque el grafito se ha descubierto en la naturaleza hace más de 1000 años y su síntesis artificial se ha estudiado durante más de 100 años, la calidad de las muestras de grafito, tanto naturales como sintéticas, dista mucho de ser ideal. Por ejemplo, el tamaño de los dominios de grafito monocristalino más grandes en los materiales de grafito suele ser inferior a 1 mm, lo que contrasta notablemente con el tamaño de muchos cristales, como los monocristales de cuarzo y silicio. El tamaño puede alcanzar la escala de un metro. El tamaño tan pequeño del grafito monocristalino se debe a la débil interacción entre las capas de grafito, y la dificultad para mantener la planitud de la capa de grafeno durante el crecimiento, por lo que el grafito se rompe fácilmente en varios límites de grano monocristalino desordenados. Para resolver este problema clave, el profesor emérito del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) y sus colaboradores, el profesor Liu Kaihui, el profesor Wang Enge de la Universidad de Pekín y otros, han propuesto una estrategia para sintetizar películas delgadas de monocristales de grafito de un orden de magnitud, hasta la escala de una pulgada. Su método utiliza una lámina de níquel monocristalino como sustrato, y los átomos de carbono se alimentan desde la parte posterior de la lámina de níquel a través de un "proceso isotérmico de disolución-difusión-deposición". En lugar de utilizar una fuente de cartón gaseoso, optaron por un material de carbono sólido para facilitar el crecimiento del grafito. Esta nueva estrategia permite producir películas de grafito monocristalino con un espesor de aproximadamente 1 pulgada y 35 micras, o más de 100 000 capas de grafeno en pocos días. En comparación con todas las muestras de grafito disponibles, el grafito monocristalino tiene una conductividad térmica de ~2880 W m-1K-1, un contenido insignificante de impurezas y una distancia mínima entre capas. (1) La síntesis exitosa de películas de níquel monocristalino de gran tamaño como sustratos ultraplanos evita el desorden del grafito sintético; (2) 100 000 capas de grafeno crecen isotérmicamente en aproximadamente 100 horas, de modo que cada capa de grafeno se sintetiza en el mismo entorno químico y temperatura, lo que garantiza la calidad uniforme del grafito; (3) El suministro continuo de carbono a través del reverso de la lámina de níquel permite que las capas de grafeno crezcan continuamente a una velocidad muy alta, aproximadamente una capa cada cinco segundos”,
Fecha de publicación: 9 de noviembre de 2022