La grafite di alta qualità presenta un'eccellente resistenza meccanica, stabilità termica, elevata flessibilità e un'elevatissima conduttività termica ed elettrica nel piano, il che la rende uno dei materiali avanzati più importanti per numerose applicazioni, come i conduttori fototermici utilizzati come batterie nei telefoni. Ad esempio, un tipo speciale di grafite, la grafite pirolitica altamente ordinata (HOPG), è uno dei più comunemente utilizzati in laboratorio. Materiale. Queste eccellenti proprietà sono dovute alla struttura a strati della grafite, dove forti legami covalenti tra gli atomi di carbonio negli strati di grafene contribuiscono a eccellenti proprietà meccaniche e di conduttività termica ed elettrica, con una bassissima interazione tra gli strati di grafene. Questa azione si traduce in un elevato grado di flessibilità. grafite. Sebbene la grafite sia stata scoperta in natura da oltre 1000 anni e la sua sintesi artificiale sia stata studiata per oltre 100 anni, la qualità dei campioni di grafite, sia naturale che sintetica, è tutt'altro che ideale. Ad esempio, la dimensione dei domini di grafite monocristallina più grandi nei materiali di grafite è in genere inferiore a 1 mm, in netto contrasto con le dimensioni di molti cristalli come i monocristalli di quarzo e i monocristalli di silicio. Le dimensioni possono raggiungere la scala di un metro. Le dimensioni molto ridotte della grafite monocristallina sono dovute alla debole interazione tra gli strati di grafite e la planarità dello strato di grafene è difficile da mantenere durante la crescita, quindi la grafite si rompe facilmente in diversi bordi di grano monocristallini in modo disordinato. Per risolvere questo problema chiave, il Professore Emerito dell'Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia di Ulsan (UNIST) e i suoi collaboratori Prof. Liu Kaihui, Prof. Wang Enge dell'Università di Pechino e altri hanno proposto una strategia per sintetizzare film sottili di monocristalli di grafite di ordini di grandezza, fino alla scala di un pollice. Il loro metodo utilizza un foglio di nichel monocristallino come substrato e gli atomi di carbonio vengono alimentati dal retro del foglio di nichel attraverso un "processo isotermico di dissoluzione-diffusione-deposizione". Invece di utilizzare una sorgente di cartone gassoso, hanno optato per un materiale di carbonio solido per facilitare la crescita della grafite. Questa nuova strategia consente di produrre film di grafite monocristallina con uno spessore di circa 2,5 cm e 35 micron, ovvero oltre 100.000 strati di grafene in pochi giorni. Rispetto a tutti i campioni di grafite disponibili, la grafite monocristallina ha una conduttività termica di ~2880 W m-1K-1, un contenuto di impurità insignificante e una distanza minima tra gli strati. (1) La sintesi riuscita di film di nichel monocristallino di grandi dimensioni come substrati ultrapiatti evita il disordine della grafite sintetica; (2) 100.000 strati di grafene vengono coltivati isotermicamente in circa 100 ore, in modo che ogni strato di grafene venga sintetizzato nello stesso ambiente chimico e alla stessa temperatura, il che garantisce la qualità uniforme della grafite; (3) Il continuo apporto di carbonio attraverso il lato opposto del foglio di nichel consente agli strati di grafene di crescere continuamente a un ritmo molto elevato, circa uno strato ogni cinque secondi",
Data di pubblicazione: 09-11-2022