Նոր հետազոտությունը բացահայտում է ավելի լավ գրաֆիտային թաղանթներ

Բարձրորակ գրաֆիտն ունի գերազանց մեխանիկական ամրություն, ջերմային կայունություն, բարձր ճկունություն և շատ բարձր հարթության մեջ ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն, ինչը այն դարձնում է ամենակարևոր առաջադեմ նյութերից մեկը բազմաթիվ կիրառությունների համար, ինչպիսիք են հեռախոսներում մարտկոցների տեսքով օգտագործվող ֆոտոթերմային հաղորդիչները: Օրինակ, գրաֆիտի հատուկ տեսակը՝ բարձր կարգավորված պիրոլիտիկ գրաֆիտը (HOPG), լաբորատորիաներում ամենատարածված օգտագործվող նյութերից մեկն է: Նյութ: Այս գերազանց հատկությունները պայմանավորված են գրաֆիտի շերտավոր կառուցվածքով, որտեղ գրաֆենի շերտերում ածխածնի ատոմների միջև ուժեղ կովալենտային կապերը նպաստում են գերազանց մեխանիկական հատկություններին, ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությանը, մինչդեռ գրաֆենի շերտերի միջև շատ քիչ փոխազդեցություն կա: Գործողությունը հանգեցնում է ճկունության բարձր աստիճանի: Չնայած գրաֆիտը բնության մեջ հայտնաբերվել է ավելի քան 1000 տարի, և դրա արհեստական սինթեզը ուսումնասիրվել է ավելի քան 100 տարի, գրաֆիտի նմուշների որակը, թե՛ բնական, թե՛ սինթետիկ, հեռու է իդեալականից: Օրինակ, գրաֆիտային նյութերում ամենամեծ միաբյուրեղային գրաֆիտային տիրույթների չափը սովորաբար 1 մմ-ից պակաս է, ինչը կտրուկ հակադրվում է շատ բյուրեղների չափերին, ինչպիսիք են քվարցի միաբյուրեղները և սիլիցիումի միաբյուրեղները: Չափը կարող է հասնել մետրի մասշտաբի: Միաբյուրեղային գրաֆիտի շատ փոքր չափը պայմանավորված է գրաֆիտային շերտերի միջև թույլ փոխազդեցությամբ, և գրաֆենի շերտի հարթությունը դժվար է պահպանել աճի ընթացքում, ուստի գրաֆիտը հեշտությամբ բաժանվում է մի քանի միաբյուրեղային հատիկների սահմանների՝ անկարգ վիճակում։ Այս հիմնական խնդիրը լուծելու համար Ուլսանի գիտության և տեխնոլոգիայի ազգային ինստիտուտի (UNIST) վաստակավոր պրոֆեսորը և նրա համագործակիցներ՝ պրոֆեսոր Լյու Կայհուին, Պեկինի համալսարանի պրոֆեսոր Վան Էնգեն և ուրիշներ, առաջարկել են բարակ մեծության կարգի գրաֆիտային միաբյուրեղային թաղանթ սինթեզի ռազմավարություն՝ մինչև դյույմ մասշտաբ։ Նրանց մեթոդը որպես հիմք օգտագործում է միաբյուրեղային նիկելային փայլաթիթեղ, իսկ ածխածնի ատոմները մատակարարվում են նիկելային փայլաթիթեղի հետևի մասից՝ «իզոթերմ լուծույթ-դիֆուզիոն-նստեցման գործընթացով»։ Գազային ստվարաթղթե աղբյուր օգտագործելու փոխարեն նրանք ընտրել են պինդ ածխածնային նյութ՝ գրաֆիտի աճը խթանելու համար։ Այս նոր ռազմավարությունը հնարավորություն է տալիս մի քանի օրվա ընթացքում արտադրել մոտ 1 դյույմ և 35 միկրոն հաստությամբ միաբյուրեղային գրաֆիտային թաղանթներ, կամ ավելի քան 100,000 գրաֆենի շերտեր։ Բոլոր առկա գրաֆիտի նմուշների համեմատ, միաբյուրեղային գրաֆիտն ունի մոտ 2880 Վտ մ-1Կ-1 ջերմահաղորդականություն, խառնուրդների աննշան պարունակություն և շերտերի միջև նվազագույն հեռավորություն։ (1) Մեծ չափի միաբյուրեղային նիկելային թաղանթների հաջող սինթեզը որպես գերհարթ հիմքեր խուսափում է սինթետիկ գրաֆիտի անկարգությունից։ (2) Գրաֆենի 100,000 շերտեր աճեցվում են իզոթերմորեն մոտ 100 ժամվա ընթացքում, այնպես որ գրաֆենի յուրաքանչյուր շերտ սինթեզվում է նույն քիմիական միջավայրում և ջերմաստիճանում, ինչը ապահովում է գրաֆիտի միատարր որակը։ (3) Նիկելային փայլաթիթեղի հակառակ կողմի միջոցով ածխածնի անընդհատ մատակարարումը թույլ է տալիս գրաֆենի շերտերին անընդհատ աճել շատ բարձր տեմպերով, մոտավորապես մեկ շերտ յուրաքանչյուր հինգ վայրկյանը մեկ։