تحقیقات جدید فیلم های گرافیتی بهتری را نشان می دهد

گرافیت با کیفیت بالا از استحکام مکانیکی عالی ، پایداری حرارتی ، انعطاف پذیری بالا و هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار زیاد در هواپیما برخوردار است و آن را به یکی از مهمترین مواد پیشرفته برای بسیاری از کاربردها مانند هادی های فوتوترمال که به عنوان باتری در تلفن استفاده می شود ، می کند. به عنوان مثال ، یک نوع خاص از گرافیت ، گرافیت پیرولیتیک بسیار مرتب (HOPG) ، یکی از رایج ترین مورد استفاده در آزمایشگاه ها است. ماده این خصوصیات عالی به دلیل ساختار لایه بندی شده گرافیت است ، جایی که پیوندهای کووالانسی قوی بین اتم های کربن در لایه های گرافن به خواص مکانیکی عالی ، هدایت حرارتی و الکتریکی کمک می کند ، در حالی که تعامل بسیار کمی بین لایه های گرافن است. این عمل به میزان بالایی از انعطاف پذیری منجر می شود. گرافیت اگرچه گرافیت بیش از 1000 سال در طبیعت کشف شده است و سنتز مصنوعی آن برای بیش از 100 سال مورد مطالعه قرار گرفته است ، اما کیفیت نمونه های گرافیتی ، چه طبیعی و چه مصنوعی ، دور از ایده آل است. به عنوان مثال ، اندازه بزرگترین دامنه های گرافیتی تک کریستال در مواد گرافیتی به طور معمول کمتر از 1 میلی متر است که در تضاد کاملاً با اندازه بسیاری از کریستال ها مانند کریستال های تک کوارتز و کریستال های تک سیلیکون است. اندازه می تواند به مقیاس یک متر برسد. اندازه بسیار کوچک گرافیت تک کریستالی به دلیل تعامل ضعیف بین لایه های گرافیتی است و حفظ آن در طول رشد ، حفظ آن دشوار است ، بنابراین گرافیت به راحتی در چندین مرز دانه تک کریستالی در اختلال شکسته می شود. بشر برای حل این مشکل کلیدی ، استاد برجسته انستیتوی ملی علوم و فناوری اولسان (UNIST) و همکارانش پروفسور لیو کاییه ، پروفسور وانگ Enge از دانشگاه پکینگ ، و سایرین استراتژی را برای ترکیب کریستال های تک گرافیتی با نظم نازک از خاکستر ارائه داده اند. فیلم ، پایین به مقیاس اینچ. روش آنها از یک فویل نیکل تک کریستالی به عنوان یک بستر استفاده می کند و اتم های کربن از پشت فویل نیکل از طریق "فرآیند انحلال انحلال-انحلال-انحلال ایزوترمال" تغذیه می شوند. آنها به جای استفاده از یک منبع مقوایی گازی ، آنها یک ماده کربن جامد را برای تسهیل رشد گرافیت انتخاب کردند. این استراتژی جدید باعث می شود فیلم های گرافیتی تک کریستالی با ضخامت حدود 1 اینچ و 35 میکرون یا بیش از 100000 لایه گرافن در عرض چند روز تولید شود. در مقایسه با همه نمونه های گرافیتی موجود ، گرافیت تک کریستالی دارای هدایت حرارتی 2880 پوند W-M-1K-1 ، محتوای ناچیز ناخالصی ها و حداقل فاصله بین لایه ها است. (1) سنتز موفقیت آمیز فیلم های نیکل تک کریستالی با اندازه بزرگ به عنوان بسترهای فوق العاده مسطح از اختلال گرافیت مصنوعی جلوگیری می کند. (2) 100000 لایه گرافن در حدود 100 ساعت به صورت ایزوترمی رشد می کند ، به طوری که هر لایه گرافن در همان محیط شیمیایی و درجه حرارت سنتز می شود ، که کیفیت یکنواخت گرافیت را تضمین می کند. (3) تأمین مداوم کربن از طریق طرف معکوس فویل نیکل به لایه های گرافن اجازه می دهد تا به طور مداوم با سرعت بسیار بالایی رشد کنند ، تقریباً یک لایه در هر پنج ثانیه. "