Жоғары сапалы графит тамаша механикалық беріктікке, термиялық тұрақтылыққа, жоғары икемділікке және өте жоғары жазықтықтағы жылу және электр өткізгіштігіне ие, бұл оны телефондарда батарея ретінде қолданылатын фототермиялық өткізгіштер сияқты көптеген қолданбалар үшін ең маңызды озық материалдардың біріне айналдырады. Мысалы, графиттің арнайы түрі, жоғары реттелген пиролитикалық графит (HOPG), зертханаларда ең көп қолданылатындардың бірі болып табылады. Материал. Бұл тамаша қасиеттер графиттің қабатты құрылымына байланысты, мұнда графен қабаттарындағы көміртек атомдары арасындағы күшті коваленттік байланыстар тамаша механикалық қасиеттерге, жылу және электр өткізгіштігіне ықпал етеді, ал графен қабаттары арасындағы өзара әрекеттесу өте аз. Әсері икемділіктің жоғары деңгейіне әкеледі. графит. Графит табиғатта 1000 жылдан астам уақыт бойы ашылғанымен және оның жасанды синтезі 100 жылдан астам уақыт бойы зерттелгенімен, табиғи және синтетикалық графит үлгілерінің сапасы идеалды емес. Мысалы, графит материалдарындағы ең үлкен монокристалды графит домендерінің өлшемі әдетте 1 мм-ден аз, бұл кварц монокристалдары мен кремний монокристалдары сияқты көптеген кристалдардың өлшемінен мүлдем өзгеше. Өлшемі метр масштабына жетуі мүмкін. Монокристалды графиттің өте кішкентай өлшемі графит қабаттары арасындағы әлсіз өзара әрекеттесуге байланысты, ал өсу кезінде графен қабатының жазықтығын сақтау қиын, сондықтан графит ретсіз бірнеше монокристалды түйіршік шекараларына оңай бөлінеді. Бұл негізгі мәселені шешу үшін Ульсан ұлттық ғылым және технология институтының (UNIST) еңбек сіңірген профессоры және оның әріптестері профессор Лю Кайхуэй, Пекин университетінің профессоры Ван Энге және басқалары дюймдік шкала бойынша жұқа графит монокристаллдарын синтездеу стратегиясын ұсынды. Олардың әдісі субстрат ретінде монокристалды никель фольгасын пайдаланады, ал көміртек атомдары никель фольгасының артқы жағынан «изотермиялық еру-диффузия-тұндыру процесі» арқылы беріледі. Газ тәрізді картон көзін пайдаланудың орнына, олар графиттің өсуін жеңілдету үшін қатты көміртекті материалды таңдады. Бұл жаңа стратегия бірнеше күн ішінде қалыңдығы шамамен 1 дюйм және 35 микрон немесе 100 000-нан астам графен қабаттары бар монокристалды графит пленкаларын шығаруға мүмкіндік береді. Барлық қолжетімді графит үлгілерімен салыстырғанда, монокристалды графиттің жылу өткізгіштігі ~2880 Вт м-1К-1, қоспалардың мөлшері аз және қабаттар арасындағы минималды қашықтық бар. (1) Үлкен өлшемді монокристалды никель қабықшаларын ультражалпақ субстраттар ретінде сәтті синтездеу синтетикалық графиттің бұзылуын болдырмайды; (2) графеннің 100 000 қабаты шамамен 100 сағат ішінде изотермиялық түрде өсіріледі, осылайша графеннің әрбір қабаты бірдей химиялық ортада және температурада синтезделеді, бұл графиттің біркелкі сапасын қамтамасыз етеді; (3) Никель фольгасының артқы жағы арқылы көміртектің үздіксіз берілуі графен қабаттарының өте жоғары жылдамдықпен, шамамен әр бес секунд сайын бір қабатпен үздіксіз өсуіне мүмкіндік береді.
Жарияланған уақыты: 09.11.2022