Hoogwaardig grafiet heeft een uitstekende mechanische sterkte, thermische stabiliteit, hoge flexibiliteit en een zeer hoge in-plane thermische en elektrische geleidbaarheid, waardoor het een van de belangrijkste geavanceerde materialen is voor vele toepassingen, zoals fotothermische geleiders die worden gebruikt als batterijen in telefoons. Een speciaal type grafiet, zeer geordend pyrolytisch grafiet (HOPG), is bijvoorbeeld een van de meest gebruikte materialen in laboratoria. Materiaal. Deze uitstekende eigenschappen zijn te danken aan de gelaagde structuur van grafiet, waarbij sterke covalente bindingen tussen de koolstofatomen in de grafeenlagen bijdragen aan uitstekende mechanische eigenschappen, thermische en elektrische geleidbaarheid, terwijl er zeer weinig interactie tussen de grafeenlagen is. De werking resulteert in een hoge mate van flexibiliteit. grafiet. Hoewel grafiet al meer dan 1000 jaar in de natuur wordt ontdekt en de kunstmatige synthese ervan al meer dan 100 jaar wordt bestudeerd, is de kwaliteit van grafietmonsters, zowel natuurlijk als synthetisch, verre van ideaal. De grootte van de grootste monokristallijne grafietdomeinen in grafietmaterialen is bijvoorbeeld doorgaans minder dan 1 mm, wat in schril contrast staat met de grootte van veel kristallen, zoals kwartskristallen en siliciumkristallen. De grootte kan oplopen tot een meter. De zeer kleine omvang van monokristallijn grafiet is te wijten aan de zwakke interactie tussen de grafietlagen, en de vlakheid van de grafeenlaag is moeilijk te behouden tijdens de groei, waardoor grafiet gemakkelijk in meerdere monokristallijne korrelgrenzen in wanorde uiteenvalt. Om dit belangrijke probleem op te lossen, hebben emeritus hoogleraar van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) en zijn medewerkers prof. Liu Kaihui, prof. Wang Enge van de Universiteit van Peking en anderen een strategie voorgesteld voor de synthese van dunne monokristallijne grafietfilms van de grootteorde, tot op een inch-schaal. Hun methode gebruikt een monokristallijne nikkelfolie als substraat, en koolstofatomen worden vanaf de achterkant van de nikkelfolie aangevoerd via een "isotherm oplossing-diffusie-depositieproces". In plaats van een gasvormige kartonbron kozen ze voor een vast koolstofmateriaal om de groei van grafiet te vergemakkelijken. Deze nieuwe strategie maakt het mogelijk om monokristallijne grafietfilms te produceren met een dikte van ongeveer 2,5 cm en 35 micron, of meer dan 100.000 grafeenlagen in enkele dagen. Vergeleken met alle beschikbare grafietmonsters heeft monokristallijne grafiet een thermische geleidbaarheid van ~2880 W m-1K-1, een onbeduidend gehalte aan onzuiverheden en een minimale afstand tussen de lagen. (1) Succesvolle synthese van monokristallijne nikkelfilms van groot formaat als ultravlakke substraten voorkomt verstoring van synthetisch grafiet; (2) 100.000 lagen grafeen worden isothermisch gegroeid in ongeveer 100 uur, zodat elke laag grafeen wordt gesynthetiseerd in dezelfde chemische omgeving en temperatuur, wat de uniforme kwaliteit van grafiet garandeert; (3) De continue toevoer van koolstof via de achterkant van de nikkelfolie zorgt ervoor dat de lagen grafeen continu en met een zeer hoge snelheid kunnen groeien, ongeveer één laag per vijf seconden.”
Plaatsingstijd: 09-11-2022