નવા સંશોધનમાં વધુ સારી ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોનો ખુલાસો થયો છે

ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા ગ્રેફાઇટમાં ઉત્તમ યાંત્રિક શક્તિ, થર્મલ સ્થિરતા, ઉચ્ચ લવચીકતા અને ખૂબ જ ઊંચી ઇન-પ્લેન થર્મલ અને વિદ્યુત વાહકતા છે, જે તેને ટેલિફોનમાં બેટરી તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા ફોટોથર્મલ વાહક જેવા ઘણા કાર્યક્રમો માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ અદ્યતન સામગ્રીમાંનું એક બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક ખાસ પ્રકારનો ગ્રેફાઇટ, ઉચ્ચ ક્રમાંકિત પાયરોલિટીક ગ્રેફાઇટ (HOPG), પ્રયોગશાળાઓમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો એક છે. સામગ્રી. આ ઉત્તમ ગુણધર્મો ગ્રેફાઇટની સ્તરીય રચનાને કારણે છે, જ્યાં ગ્રાફીન સ્તરોમાં કાર્બન અણુઓ વચ્ચે મજબૂત સહસંયોજક બંધનો ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ અને વિદ્યુત વાહકતામાં ફાળો આપે છે, જ્યારે ગ્રાફીન સ્તરો વચ્ચે ખૂબ જ ઓછી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે. ક્રિયા ઉચ્ચ સ્તરની લવચીકતામાં પરિણમે છે. ગ્રેફાઇટ. જોકે ગ્રેફાઇટ 1000 વર્ષથી વધુ સમયથી પ્રકૃતિમાં શોધાયેલ છે અને તેના કૃત્રિમ સંશ્લેષણનો 100 વર્ષથી વધુ સમયથી અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, ગ્રેફાઇટ નમૂનાઓની ગુણવત્તા, કુદરતી અને કૃત્રિમ બંને, આદર્શથી ઘણી દૂર છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રેફાઇટ સામગ્રીમાં સૌથી મોટા સિંગલ ક્રિસ્ટલ ગ્રેફાઇટ ડોમેન્સનું કદ સામાન્ય રીતે 1 મીમી કરતા ઓછું હોય છે, જે ક્વાર્ટઝ સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ અને સિલિકોન સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ જેવા ઘણા સ્ફટિકોના કદથી તદ્દન વિપરીત છે. તેનું કદ એક મીટરના સ્કેલ સુધી પહોંચી શકે છે. સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ગ્રેફાઇટનું કદ ખૂબ જ નાનું હોય છે કારણ કે ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચે નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા હોય છે, અને વૃદ્ધિ દરમિયાન ગ્રાફીન સ્તરની સપાટતા જાળવી રાખવી મુશ્કેલ હોય છે, તેથી ગ્રેફાઇટ સરળતાથી અનેક સિંગલ-ક્રિસ્ટલ અનાજની સીમાઓમાં વિભાજીત થઈ જાય છે. આ મુખ્ય સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, ઉલ્સાન નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી (UNIST) ના પ્રોફેસર એમેરિટસ અને તેમના સહયોગીઓ પ્રો. લિયુ કૈહુઈ, પેકિંગ યુનિવર્સિટીના પ્રો. વાંગ એન્ગે અને અન્ય લોકોએ પાતળા ક્રમ-ઓફ-મેગ્નિટ્યુડ ગ્રેફાઇટ સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ ફિલ્મનું સંશ્લેષણ કરવા માટે એક વ્યૂહરચના પ્રસ્તાવિત કરી છે. ફિલ્મ, ઇંચ સ્કેલ સુધી. તેમની પદ્ધતિ સબસ્ટ્રેટ તરીકે સિંગલ-ક્રિસ્ટલ નિકલ ફોઇલનો ઉપયોગ કરે છે, અને કાર્બન અણુઓને નિકલ ફોઇલની પાછળથી "આઇસોથર્મલ ડિસોલ્યુશન-ડિફ્યુઝન-ડિપોઝિશન પ્રક્રિયા" દ્વારા ખવડાવવામાં આવે છે. વાયુયુક્ત કાર્ડબોર્ડ સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરવાને બદલે, તેઓએ ગ્રેફાઇટ વૃદ્ધિને સરળ બનાવવા માટે ઘન કાર્બન સામગ્રી પસંદ કરી. આ નવી વ્યૂહરચના થોડા દિવસોમાં લગભગ 1 ઇંચ અને 35 માઇક્રોનની જાડાઈ અથવા 100,000 થી વધુ ગ્રાફીન સ્તરો સાથે સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોનું ઉત્પાદન શક્ય બનાવે છે. બધા ઉપલબ્ધ ગ્રેફાઇટ નમૂનાઓની તુલનામાં, સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ગ્રેફાઇટમાં ~2880 W m-1K-1 ની થર્મલ વાહકતા છે, જે અશુદ્ધિઓની નજીવી સામગ્રી છે, અને સ્તરો વચ્ચે ન્યૂનતમ અંતર છે. (1) અલ્ટ્રા-ફ્લેટ સબસ્ટ્રેટ તરીકે મોટા કદના સિંગલ-ક્રિસ્ટલ નિકલ ફિલ્મોનું સફળ સંશ્લેષણ કૃત્રિમ ગ્રેફાઇટના અવ્યવસ્થાને ટાળે છે; (2) ગ્રાફીનના 100,000 સ્તરો લગભગ 100 કલાકમાં આઇસોથર્મલી ઉગાડવામાં આવે છે, જેથી ગ્રાફીનના દરેક સ્તરને સમાન રાસાયણિક વાતાવરણ અને તાપમાનમાં સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જે ગ્રેફાઇટની સમાન ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરે છે; (3) નિકલ ફોઇલની વિરુદ્ધ બાજુ દ્વારા કાર્બનનો સતત પુરવઠો ગ્રાફીનના સ્તરોને ખૂબ જ ઊંચા દરે સતત વધવા દે છે, લગભગ દર પાંચ સેકન્ડે એક સ્તર,”