Высококачественный графит обладает превосходной механической прочностью, термической стабильностью, высокой гибкостью и очень высокой тепло- и электропроводностью в плоскости, что делает его одним из важнейших современных материалов для многих применений, таких как фототермические проводники, используемые в качестве аккумуляторов в телефонах. Например, особый тип графита, высокоупорядоченный пиролитический графит (ВОПГ), является одним из наиболее часто используемых в лабораториях. Материал. Эти превосходные свойства обусловлены слоистой структурой графита, где сильные ковалентные связи между атомами углерода в слоях графена способствуют превосходным механическим свойствам, тепло- и электропроводности, в то время как взаимодействие между слоями графена очень мало. Это действие приводит к высокой степени гибкости. графит. Хотя графит был обнаружен в природе более 1000 лет назад, а его искусственный синтез изучался более 100 лет, качество образцов графита, как природных, так и синтетических, далеко от идеала. Например, размер крупнейших доменов монокристаллического графита в графитовых материалах обычно составляет менее 1 мм, что резко контрастирует с размером многих кристаллов, таких как монокристаллы кварца и монокристаллы кремния. Размер может достигать масштаба метра. Очень малый размер монокристаллического графита обусловлен слабым взаимодействием между слоями графита, а плоскостность слоя графена трудно поддерживать в процессе роста, поэтому графит легко разбивается на несколько беспорядочных границ зерен монокристалла. Чтобы решить эту ключевую проблему, почетный профессор Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) и его коллеги профессор Лю Кайхуэй, профессор Ван Энге из Пекинского университета и другие предложили стратегию синтеза тонких пленок монокристаллов графита порядка величины, вплоть до дюймового масштаба. Их метод использует монокристаллическую никелевую фольгу в качестве подложки, а атомы углерода подаются с обратной стороны никелевой фольги через «изотермический процесс растворения-диффузии-осаждения». Вместо использования газообразного источника картона они выбрали твердый углеродный материал для облегчения роста графита. Эта новая стратегия позволяет производить монокристаллические графитовые пленки толщиной около 1 дюйма и 35 микрон, или более 100 000 слоев графена за несколько дней. По сравнению со всеми доступными образцами графита, монокристаллический графит имеет теплопроводность ~2880 Вт м-1К-1, незначительное содержание примесей и минимальное расстояние между слоями. (1) Успешный синтез монокристаллических никелевых пленок большого размера в качестве ультраплоских подложек позволяет избежать разупорядочения синтетического графита; (2) 100 000 слоев графена выращиваются изотермически примерно за 100 часов, так что каждый слой графена синтезируется в одной и той же химической среде и температуре, что обеспечивает однородное качество графита; (3) Непрерывная подача углерода через обратную сторону никелевой фольги позволяет слоям графена непрерывно расти с очень высокой скоростью, примерно один слой каждые пять секунд»,
Время публикации: 09 ноября 2022 г.