מחקר חדש חושף סרטי גרפיט טובים יותר

לגרפיט באיכות גבוהה יש חוזק מכני מצוין, יציבות תרמית, גמישות גבוהה ומוליכות תרמית וחשמלית גבוהה מאוד במטוס, מה שהופך אותו לאחד החומרים המתקדמים החשובים ביותר ליישומים רבים כמו מוליכים פוטותרמיים המשמשים כסוללות בטלפונים. לדוגמה, סוג מיוחד של גרפיט, גרפיט פירוליטי מסודר (HOPG), הוא אחד הנפוצים ביותר במעבדות. חוֹמֶר. תכונות מצוינות אלה נובעות מהמבנה השכבה של גרפיט, כאשר קשרים קוולנטיים חזקים בין אטומי הפחמן בשכבות הגרפן תורמים לתכונות מכניות מצוינות, מוליכות תרמית וחשמלית, בעוד שמעט מאוד אינטראקציה בין שכבות הגרפן. הפעולה גורמת למידת גמישות גבוהה. גרָפִיט. למרות שגרפיט התגלה בטבע במשך יותר מ -1000 שנה והסינתזה המלאכותית שלה נחקרת כבר למעלה ממאה שנה, איכות הדגימות הגרפיט, טבעיות וסינתטיות כאחד, רחוקה מלהיות אידיאלית. לדוגמה, גודל תחומי הגרפיט הגדולים הגדולים ביותר בחומרים גרפיט הוא בדרך כלל פחות מ- 1 מ"מ, שבניגוד מוחלט לגודל של גבישים רבים כמו גבישים בודדים קוורץ וגבישים בודדים של סיליקון. הגודל יכול להגיע לסולם המונה. הגודל הקטן מאוד של גרפיט יחיד-גביש נובע מהאינטראקציה החלשה בין שכבות הגרפיט, והשטוח של שכבת הגרפן קשה לתחזק במהלך הצמיחה, כך שהגרפיט נפרץ בקלות למספר גבולות תבואה חד-גבישית בהפרעה. ו כדי לפתור את בעיית המפתח הזו, פרופסור אמריטוס של המכון הלאומי למדע וטכנולוגיה של אולסן (UNIST) ומשתפי הפעולה שלו פרופ 'ליו קיהוי, פרופ' וואנג אנג מאוניברסיטת פקין, ואחרים הציעו אסטרטגיה לסינתזת גבישים בודדים סדר-עוצמה דקה. סרט, עד סולם האינץ '. השיטה שלהם משתמשת בסכל ניקל גביש יחיד כמצע, ואטומי פחמן מוזנים מגב נייר הניקל דרך "תהליך פירוק-דיפוזיה איזותרמי". במקום להשתמש במקור קרטון גזי, הם בחרו בחומר פחמן מוצק כדי להקל על צמיחת גרפיט. אסטרטגיה חדשה זו מאפשרת לייצר סרטי גרפיט גבישים בודדים בעובי של כ- 1 אינץ 'ו -35 מיקרון, או יותר מ 100,000 שכבות גרפן בכמה ימים. בהשוואה לכל דגימות הגרפיט הזמינות, לגרפיט גביש יחיד יש מוליכות תרמית של ~ 2880 W M-1K-1, תוכן לא חשוב של זיהומים, ומרחק מינימלי בין שכבות. (1) סינתזה מוצלחת של סרטי ניקל יחיד-גבישים בגודל גדול כמצעים אולטרה-שטוחים נמנעת מהפרעות של גרפיט סינטטי; (2) 100,000 שכבות של גרפן מגדלות באופן איזותרמי תוך כמאה שעות, כך שכל שכבה של גרפן מסונתזת באותה סביבה ובטמפרטורה כימית, המבטיחה את האיכות האחידה של הגרפיט; (3) אספקת הפחמן הרציפה דרך הצד האחורי של נייר הניקל מאפשרת לשכבות הגרפן לצמוח ברציפות בקצב גבוה מאוד, בערך שכבה אחת כל חמש שניות, "