Grafitt av høy kvalitet har utmerket mekanisk styrke, termisk stabilitet, høy fleksibilitet og svært høy termisk og elektrisk ledningsevne i planet, noe som gjør det til et av de viktigste avanserte materialene for mange bruksområder, som fototermiske ledere som brukes som batterier i telefoner. For eksempel er en spesiell type grafitt, høyordnet pyrolytisk grafitt (HOPG), en av de mest brukte i laboratorier. Materiale. Disse utmerkede egenskapene skyldes grafittens lagdelte struktur, hvor sterke kovalente bindinger mellom karbonatomene i grafenlagene bidrar til utmerkede mekaniske egenskaper, termisk og elektrisk ledningsevne, mens det er svært lite interaksjon mellom grafenlagene. Virkningen resulterer i en høy grad av fleksibilitet. grafitt. Selv om grafitt har blitt oppdaget i naturen i mer enn 1000 år og dens kunstige syntese har blitt studert i mer enn 100 år, er kvaliteten på grafittprøver, både naturlige og syntetiske, langt fra ideell. For eksempel er størrelsen på de største enkeltkrystallgrafittdomenene i grafittmaterialer vanligvis mindre enn 1 mm, noe som står i sterk kontrast til størrelsen på mange krystaller som kvarts-enkeltkrystaller og silisium-enkeltkrystaller. Størrelsen kan nå en meters skala. Den svært lille størrelsen på enkeltkrystallgrafitt skyldes den svake interaksjonen mellom grafittlagene, og flatheten til grafenlaget er vanskelig å opprettholde under vekst, slik at grafitt lett brytes ned i flere enkeltkrystallkorngrenser i uorden. For å løse dette nøkkelproblemet har professor emeritus ved Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) og hans samarbeidspartnere professor Liu Kaihui, professor Wang Enge ved Peking University og andre foreslått en strategi for å syntetisere tynne grafitt-enkeltkrystallfilmer av størrelsesorden, ned til tommeskalaen. Metoden deres bruker en enkeltkrystallnikkelfolie som substrat, og karbonatomer mates fra baksiden av nikkelfolien gjennom en "isotermisk oppløsnings-diffusjons-avsetningsprosess". I stedet for å bruke en gassformig pappkilde, valgte de et fast karbonmateriale for å legge til rette for grafittvekst. Denne nye strategien gjør det mulig å produsere enkeltkrystallgrafittfilmer med en tykkelse på omtrent 1 tomme og 35 mikron, eller mer enn 100 000 grafenlag på noen få dager. Sammenlignet med alle tilgjengelige grafittprøver har enkeltkrystallgrafitt en varmeledningsevne på ~2880 W m-1K-1, et ubetydelig innhold av urenheter og en minimumsavstand mellom lagene. (1) Vellykket syntese av enkeltkrystallnikkelfilmer av stor størrelse som ultraflate substrater unngår uorden i syntetisk grafitt; (2) 100 000 lag med grafen dyrkes isotermisk på omtrent 100 timer, slik at hvert lag med grafen syntetiseres i samme kjemiske miljø og temperatur, noe som sikrer ensartet kvalitet på grafitten; (3) Den kontinuerlige tilførselen av karbon gjennom baksiden av nikkelfolien lar grafenlagene vokse kontinuerlig med en veldig høy hastighet, omtrent ett lag hvert femte sekund.
Publisert: 09. november 2022