고품질 흑연은 뛰어난 기계적 강도, 열 안정성, 높은 유연성, 그리고 매우 높은 평면 내 열 및 전기 전도성을 가지고 있어 전화기 배터리로 사용되는 광열 전도체와 같은 많은 응용 분야에서 가장 중요한 첨단 소재 중 하나입니다. 예를 들어, 특수한 유형의 흑연인 고차 열분해 흑연(HOPG)은 실험실에서 가장 일반적으로 사용되는 재료 중 하나입니다. 이러한 우수한 특성은 그래핀 층의 탄소 원자 간의 강한 공유 결합이 뛰어난 기계적 특성, 열 및 전기 전도성에 기여하는 반면 그래핀 층 간의 상호 작용은 매우 적은 흑연의 층상 구조 때문입니다. 이러한 작용으로 인해 높은 수준의 유연성이 제공됩니다. 흑연. 흑연은 1000년 이상 자연에서 발견되었고 인공 합성은 100년 이상 연구되었지만 천연 및 합성 흑연 샘플의 품질은 이상적이지 않습니다. 예를 들어, 흑연 재료에서 가장 큰 단결정 흑연 도메인의 크기는 일반적으로 1mm 미만으로 석영 단결정 및 실리콘 단결정과 같은 많은 결정의 크기와 극명한 대조를 이룹니다.크기는 미터 규모에 이를 수 있습니다.단결정 흑연의 매우 작은 크기는 흑연 층 간의 상호 작용이 약하고 그래핀 층의 평탄성은 성장 중에 유지하기 어려워 흑연이 무질서한 여러 단결정 입계로 쉽게 부서집니다.이 핵심 문제를 해결하기 위해 울산과학기술원(UNIST) 명예교수와 그의 공동 연구자인 류카이후이 교수, 베이징대학교의 왕엔게 교수 및 기타 연구자들은 얇은 자릿수 흑연 단결정을 합성하기 위한 전략을 제안했습니다.필름, 인치 규모까지. 그들의 방법은 기판으로 단결정 니켈 호일을 사용하고, 탄소 원자는 "등온 용해-확산-증착 공정"을 통해 니켈 호일 뒷면에서 공급됩니다.기체 상태의 판지 소스를 사용하는 대신, 그들은 흑연 성장을 촉진하기 위해 고체 탄소 재료를 선택했습니다.이 새로운 전략을 사용하면 약 1인치 35마이크론 두께의 단결정 흑연 필름, 또는 며칠 만에 100,000개 이상의 그래핀 층을 생산할 수 있습니다.사용 가능한 모든 흑연 샘플과 비교했을 때, 단결정 흑연은 ~2880 W m-1K-1의 열전도도, 미미한 불순물 함량 및 최소 층 간 거리를 갖습니다.(1) 초평평한 기판으로 대형 단결정 니켈 필름을 성공적으로 합성하면 합성 흑연의 무질서화를 피할 수 있습니다. (2) 약 100시간 만에 등온으로 10만 겹의 그래핀을 성장시켜 각 겹의 그래핀이 동일한 화학환경과 온도에서 합성되도록 하여 균일한 흑연품질을 보장합니다. (3) 니켈포일의 뒷면을 통해 탄소를 지속적으로 공급함으로써 그래핀 겹이 약 5초마다 한 겹씩 매우 빠른 속도로 지속적으로 성장합니다.”
게시 시간: 2022년 11월 9일