Hágæða grafít hefur framúrskarandi vélrænan styrk, hitastöðugleika, mikla sveigjanleika og mjög mikla varma- og rafleiðni í plani, sem gerir það að einu mikilvægasta háþróaða efninu fyrir marga notkunarmöguleika, svo sem ljósleiðara sem notaðir eru sem rafhlöður í símum. Til dæmis er sérstök tegund grafíts, mjög skipulögð hitaleiðnigrafít (HOPG), ein sú algengasta sem notuð er í rannsóknarstofum. Efni. Þessir framúrskarandi eiginleikar eru vegna lagskiptrar uppbyggingar grafítsins, þar sem sterk samgild tengsl milli kolefnisatómanna í grafínlögunum stuðla að framúrskarandi vélrænum eiginleikum, varma- og rafleiðni, en mjög lítil víxlverkun er á milli grafínlaganna. Þessi virkni leiðir til mikils sveigjanleika. Þó að grafít hafi fundist í náttúrunni í meira en 1000 ár og tilbúin myndun þess hafi verið rannsökuð í meira en 100 ár, eru gæði grafítsýna, bæði náttúrulegra og tilbúins, langt frá því að vera kjörin. Til dæmis er stærð stærstu einkristalla grafítléna í grafítefnum yfirleitt minni en 1 mm, sem er í mikilli andstæðu við stærð margra kristalla eins og kvars-einkristalla og kísill-einkristalla. Stærðin getur náð metrastærð. Mjög lítil stærð einkristalls grafíts stafar af veikri víxlverkun milli grafítlaganna og erfitt er að viðhalda flatneskju grafínlagsins meðan á vexti stendur, þannig að grafít brotnar auðveldlega niður í nokkur einkristalls kornamörk í óreglu. Til að leysa þetta lykilvandamál hafa prófessor emeritus við Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) og samstarfsmenn hans, prófessor Liu Kaihui, prófessor Wang Enge við Peking-háskóla og fleiri, lagt til aðferð til að mynda þunna grafít-einkristallafilmu af stærðargráðu, niður í tommukvarða. Aðferð þeirra notar einkristalls nikkelfilmu sem undirlag og kolefnisatóm eru fóðruð frá bakhlið nikkelfilmunnar í gegnum „ísherma upplausnar-dreifingar-útfellingarferli“. Í stað þess að nota gaskennda pappauppsprettu völdu þeir fast kolefnisefni til að auðvelda grafítvöxt. Þessi nýja aðferð gerir það mögulegt að framleiða einkristalls grafítfilmur með þykkt upp á um það bil 1 tommu og 35 míkron, eða meira en 100.000 grafínlög á nokkrum dögum. Í samanburði við öll tiltæk grafítsýni hefur einkristallagrafít varmaleiðni upp á ~2880 W m-1K-1, óverulegt innihald óhreininda og lágmarksfjarlægð milli laga. (1) Árangursrík myndun stórra einkristalla nikkelfilma sem ofurflatt undirlag kemur í veg fyrir röskun á tilbúnu grafíti; (2) 100.000 lög af grafíni eru ræktuð með jafnhita á um 100 klukkustundum, þannig að hvert lag af grafíni er myndað í sama efnaumhverfi og hitastigi, sem tryggir einsleita gæði grafítsins; (3) Stöðug framboð kolefnis í gegnum bakhlið nikkelfilmunnar gerir grafínlögunum kleift að vaxa stöðugt á mjög miklum hraða, um það bil eitt lag á fimm sekúndna fresti.
Birtingartími: 9. nóvember 2022