ახალი გამოკვლევა აჩვენებს უკეთეს გრაფიტურ ფილმებს

მაღალი ხარისხის გრაფიტს აქვს შესანიშნავი მექანიკური სიძლიერე, თერმული სტაბილურობა, მაღალი მოქნილობა და ძალიან მაღალი თვითმფრინავის თერმული და ელექტრული გამტარობა, რაც მას ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან მოწინავე მასალად აქცევს მრავალი აპლიკაციისთვის, როგორიცაა ფოტოთერმული დირიჟორები, რომლებიც გამოიყენება როგორც ბატარეები ტელეფონებში. მაგალითად, გრაფიტის სპეციალური ტიპი, უაღრესად შეკვეთილი პიროლიზური გრაფიტი (HOPG), ერთ - ერთი ყველაზე ხშირად გამოიყენება ლაბორატორიებში. მასალა. ეს შესანიშნავი თვისებები განპირობებულია გრაფიტის ფენიანი სტრუქტურით, სადაც გრაფენის ფენებში ნახშირბადის ატომებს შორის ძლიერი კოვალენტური კავშირები ხელს უწყობს შესანიშნავი მექანიკური თვისებებს, თერმულ და ელექტრულ გამტარობას, ხოლო გრაფენის ფენებს შორის ძალიან მცირე ურთიერთქმედებაა. მოქმედება იწვევს მოქნილობის მაღალ ხარისხს. გრაფიტი. მიუხედავად იმისა, რომ გრაფიტი ბუნებაში 1000 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში აღმოაჩინეს და მისი ხელოვნური სინთეზი 100 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში არის შესწავლილი, გრაფიტის ნიმუშების ხარისხი, როგორც ბუნებრივი, ისე სინთეზური, შორს არის იდეალური. მაგალითად, გრაფიტის მასალებში უმსხვილესი ერთჯერადი ბროლის გრაფიტის დომენების ზომა, როგორც წესი, 1 მმ -ზე ნაკლებია, რაც მკაცრ განსხვავებას წარმოადგენს მრავალი კრისტალის ზომისა, როგორიცაა კვარცის ერთ კრისტალები და სილიკონის ერთ კრისტალები. ზომას შეუძლია მიაღწიოს მეტრის მასშტაბს. ერთჯერადი კრისტალური გრაფიტის ძალიან მცირე ზომა განპირობებულია გრაფიტის ფენებს შორის სუსტი ურთიერთქმედებით, ხოლო გრაფენის ფენის სიბრტყე ზრდის დროს რთულია, ასე რომ, გრაფიტი ადვილად იშლება რამდენიმე კრისტალური მარცვლეულის საზღვრებში. . ამ საკვანძო პრობლემის გადასაჭრელად, Ulsan- ის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის (UNIST) პროფესორმა ემერიტუსმა და მისმა თანამშრომლებმა პროფესორმა ლიუ კაჰუიმ, პეკინგის უნივერსიტეტის პროფესორ ვანგ ენგმა და სხვებმა შემოგვთავაზეს სტრატეგია თხელი შეკვეთის გრაფიტის ერთჯერადი კრისტალების სინთეზირებისთვის. ფილმი, დიუმიანი მასშტაბით. მათი მეთოდი იყენებს ერთ კრისტალურ ნიკელის კილიტას, როგორც სუბსტრატს, ხოლო ნახშირბადის ატომები იკვებება ნიკელის კილიტის უკანა მხრიდან "იზოთერმული დაშლის-დიფუზიური-დეპონირების პროცესის" მეშვეობით. იმის ნაცვლად, რომ გამოიყენოთ აირისებრი მუყაოს წყარო, მათ აირჩიეს მყარი ნახშირბადის მასალა, რათა ხელი შეუწყონ გრაფიტის ზრდას. ეს ახალი სტრატეგია შესაძლებელს გახდის ერთ კრისტალური გრაფიტის ფილმების წარმოებას, რომელთა სისქე დაახლოებით 1 დიუმიანი და 35 მიკრონი, ან 100,000-ზე მეტი გრაფენის ფენა რამდენიმე დღეში. გრაფიტის ყველა შესაძლო ნიმუშთან შედარებით, ერთ კრისტალურ გრაფიტს აქვს თერმული კონდუქტომეტრული ~ 2880 W M-1K-1, მინარევების უმნიშვნელო შინაარსი და მინიმალური მანძილი ფენებს შორის. (1) ერთი კრისტალური ნიკელის ფილმების წარმატებული სინთეზი დიდი ზომის, როგორც ულტრა-ბინა სუბსტრატები, თავიდან აიცილებს სინთეზური გრაფიტის არეულობას; (2) გრაფენის 100,000 ფენა იზრდება იზოთერმულად დაახლოებით 100 საათში, ასე რომ, გრაფენის თითოეული ფენა სინთეზირდება იმავე ქიმიურ გარემოში და ტემპერატურაზე, რაც უზრუნველყოფს გრაფიტის ერთგვაროვან ხარისხს; (3) ნახშირბადის უწყვეტი მომარაგება ნიკელის კილიტის საპირისპირო მხარეს საშუალებას აძლევს გრაფენის ფენებს მუდმივად იზრდება ძალიან მაღალი სიჩქარით, დაახლოებით ერთი ფენა ყოველ ხუთ წამში. ”