O grafito de alta calidade ten unha excelente resistencia mecánica, estabilidade térmica, alta flexibilidade e unha condutividade térmica e eléctrica no plano moi alta, o que o converte nun dos materiais avanzados máis importantes para moitas aplicacións, como os condutores fototérmicos utilizados como baterías en teléfonos. Por exemplo, un tipo especial de grafito, o grafito pirolítico altamente ordenado (HOPG), é un dos máis utilizados nos laboratorios. Estas excelentes propiedades débense á estrutura en capas do grafito, onde as fortes ligazóns covalentes entre os átomos de carbono nas capas de grafeno contribúen a excelentes propiedades mecánicas, condutividade térmica e eléctrica, mentres que hai moi pouca interacción entre as capas de grafeno. A acción resulta nun alto grao de flexibilidade. O grafito. Aínda que o grafito se descubriu na natureza hai máis de 1000 anos e a súa síntese artificial estudouse durante máis de 100 anos, a calidade das mostras de grafito, tanto naturais como sintéticas, está lonxe de ser ideal. Por exemplo, o tamaño dos dominios de grafito monocristalino máis grandes nos materiais de grafito adoita ser inferior a 1 mm, o que contrasta fortemente co tamaño de moitos cristais como os monocristais de cuarzo e os monocristais de silicio. O tamaño pode alcanzar a escala dun metro. O tamaño moi pequeno do grafito monocristalino débese á débil interacción entre as capas de grafito, e a planitude da capa de grafeno é difícil de manter durante o crecemento, polo que o grafito rómpese facilmente en varios límites de grans monocristais de forma desordenada. Para resolver este problema clave, o profesor emérito do Instituto Nacional de Ciencia e Tecnoloxía de Ulsan (UNIST) e os seus colaboradores, o profesor Liu Kaihui e o profesor Wang Enge da Universidade de Pequín, entre outros, propuxeron unha estratexia para sintetizar películas finas de monocristais de grafito dunha orde de magnitude, ata a escala de polgadas. O seu método utiliza unha lámina de níquel monocristalino como substrato, e os átomos de carbono aliméntanse desde a parte traseira da lámina de níquel a través dun "proceso de disolución-difusión-deposición isotérmica". En lugar de utilizar unha fonte de cartón gasoso, optaron por un material de carbono sólido para facilitar o crecemento do grafito. Esta nova estratexia permite producir películas de grafito monocristalino cun grosor de aproximadamente 1 polgada e 35 micras, ou máis de 100.000 capas de grafeno en poucos días. En comparación con todas as mostras de grafito dispoñibles, o grafito monocristalino ten unha condutividade térmica de ~2880 W m-1K-1, un contido insignificante de impurezas e unha distancia mínima entre capas. (1) A síntese exitosa de películas de níquel monocristalino de gran tamaño como substratos ultraplanos evita a desorde do grafito sintético; (2) 100.000 capas de grafeno cultívanse isotermicamente en aproximadamente 100 horas, de xeito que cada capa de grafeno se sintetiza no mesmo ambiente químico e temperatura, o que garante a calidade uniforme do grafito; (3) O subministro continuo de carbono a través do reverso da lámina de níquel permite que as capas de grafeno crezan continuamente a un ritmo moi alto, aproximadamente unha capa cada cinco segundos.
Data de publicación: 09 de novembro de 2022