Grafita ta’ kwalità għolja għandha saħħa mekkanika eċċellenti, stabbiltà termali, flessibilità għolja u konduttività termali u elettrika għolja ħafna fil-pjan, li tagħmilha waħda mill-aktar materjali avvanzati importanti għal ħafna applikazzjonijiet bħal kondutturi fototermali użati bħala batteriji fit-telefowns. Pereżempju, tip speċjali ta’ grafita, grafit pirolitiku ordnat ħafna (HOPG), huwa wieħed mill-aktar materjali użati komunement fil-laboratorji. Dawn il-proprjetajiet eċċellenti huma dovuti għall-istruttura f’saffi tal-grafita, fejn rabtiet kovalenti qawwija bejn l-atomi tal-karbonju fis-saffi tal-grafita jikkontribwixxu għal proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti, konduttività termali u elettrika, filwaqt li ftit li xejn interazzjoni bejn is-saffi tal-grafita tirriżulta fi grad għoli ta’ flessibilità. Għalkemm il-grafita ġiet skoperta fin-natura għal aktar minn 1000 sena u s-sintesi artifiċjali tagħha ġiet studjata għal aktar minn 100 sena, il-kwalità tal-kampjuni tal-grafita, kemm naturali kif ukoll sintetiċi, hija ’l bogħod milli tkun ideali. Pereżempju, id-daqs tal-akbar dominji tal-grafita ta’ kristall wieħed fil-materjali tal-grafita huwa tipikament inqas minn 1 mm, li huwa f’kuntrast qawwi mad-daqs ta’ ħafna kristalli bħal kristalli singoli tal-kwarz u kristalli singoli tas-silikon. Id-daqs jista’ jilħaq l-iskala ta’ metru. Id-daqs żgħir ħafna tal-grafita monokristallina huwa dovut għall-interazzjoni dgħajfa bejn is-saffi tal-grafita, u l-flatness tas-saff tal-grafina huwa diffiċli biex jinżamm waqt it-tkabbir, għalhekk il-grafita tinqasam faċilment f'diversi konfini ta' qmuħ monokristallini b'mod diżordinat. Biex isolvu din il-problema ewlenija, il-Professur Emeritus tal-Istitut Nazzjonali tax-Xjenza u t-Teknoloġija ta' Ulsan (UNIST) u l-kollaboraturi tiegħu l-Prof. Liu Kaihui, il-Prof. Wang Enge tal-Università ta' Peking, u oħrajn ipproponew strateġija għas-sinteżi ta' film irqiq ta' kristalli monokristallini tal-grafita ta' ordni ta' kobor, sal-iskala ta' pulzier. Il-metodu tagħhom juża fojl tan-nikil monokristallin bħala sottostrat, u l-atomi tal-karbonju jiġu mitmugħa minn wara l-fojl tan-nikil permezz ta' "proċess ta' dissoluzzjoni-diffużjoni-depożizzjoni iżotermali". Minflok ma jużaw sors ta' kartun gassuż, għażlu materjal solidu tal-karbonju biex jiffaċilitaw it-tkabbir tal-grafita. Din l-istrateġija l-ġdida tagħmilha possibbli li jiġu prodotti films tal-grafita monokristallina bi ħxuna ta' madwar pulzier u 35 mikron, jew aktar minn 100,000 saff tal-grafina fi ftit jiem. Meta mqabbel mal-kampjuni kollha tal-grafita disponibbli, il-grafita monokristallina għandha konduttività termali ta' ~2880 W m-1K-1, kontenut insinifikanti ta' impuritajiet, u distanza minima bejn is-saffi. (1) Is-sintesi b'suċċess ta' films tan-nikil monokristallini ta' daqs kbir bħala sottostrati ultra-ċatti tevita d-diżordni tal-grafita sintetika; (2) 100,000 saff ta' grafina jitkabbru b'mod iżotermiku f'madwar 100 siegħa, sabiex kull saff ta' grafina jiġi sintetizzat fl-istess ambjent kimiku u temperatura, li jiżgura l-kwalità uniformi tal-grafita; (3) Il-provvista kontinwa tal-karbonju min-naħa ta' wara tal-fojl tan-nikil tippermetti lis-saffi tal-grafina jikbru kontinwament b'rata għolja ħafna, bejn wieħed u ieħor saff wieħed kull ħames sekondi.
Ħin tal-pubblikazzjoni: 09 ta' Novembru 2022