மேம்பட்ட கிராஃபைட் படலங்கள் குறித்த புதிய ஆராய்ச்சி வெளிப்படுத்துகிறது

உயர்தர கிராஃபைட் சிறந்த இயந்திர வலிமை, வெப்ப நிலைத்தன்மை, அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் மிக அதிக தள-உள்ளக வெப்ப மற்றும் மின் கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. இதனால், தொலைபேசிகளில் மின்கலன்களாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒளிவெப்பக் கடத்திகள் போன்ற பல பயன்பாடுகளுக்கு இது மிக முக்கியமான மேம்பட்ட பொருட்களில் ஒன்றாக விளங்குகிறது. உதாரணமாக, ஒரு சிறப்பு வகை கிராஃபைட்டான, உயர் ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட பைரோலிடிக் கிராஃபைட் (HOPG), ஆய்வகங்களில் மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களில் ஒன்றாகும். இந்தச் சிறந்த பண்புகள் கிராஃபைட்டின் அடுக்கு அமைப்பின் காரணமாக ஏற்படுகின்றன. இதில், கிராஃபீன் அடுக்குகளில் உள்ள கார்பன் அணுக்களுக்கு இடையேயான வலுவான சகப் பிணைப்புகள் சிறந்த இயந்திரப் பண்புகள், வெப்ப மற்றும் மின் கடத்துத்திறனுக்குப் பங்களிக்கின்றன. அதே சமயம், கிராஃபீன் அடுக்குகளுக்கு இடையேயான மிகக் குறைந்த இடைவினையே அதிக அளவிலான நெகிழ்வுத்தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது. கிராஃபைட் 1000 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக இயற்கையில் கண்டறியப்பட்டிருந்தாலும், அதன் செயற்கைத் தயாரிப்பு 100 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக ஆய்வு செய்யப்பட்டிருந்தாலும், இயற்கை மற்றும் செயற்கை கிராஃபைட் மாதிரிகளின் தரம் சிறந்த நிலையில் இல்லை. உதாரணமாக, கிராஃபைட் பொருட்களில் உள்ள மிகப்பெரிய ஒற்றைப் படிக கிராஃபைட் பகுதிகளின் அளவு பொதுவாக 1 மிமீ-க்கும் குறைவாக உள்ளது. இது குவார்ட்ஸ் ஒற்றைப் படிகங்கள் மற்றும் சிலிக்கான் ஒற்றைப் படிகங்கள் போன்ற பல படிகங்களின் அளவிலிருந்து முற்றிலும் மாறுபட்டது. அவற்றின் அளவு ஒரு மீட்டர் அளவை எட்டக்கூடும். ஒற்றைப் படிக கிராஃபைட்டின் மிகச் சிறிய அளவிற்குக் காரணம், கிராஃபைட் அடுக்குகளுக்கு இடையேயான பலவீனமான இடைவினையாகும். மேலும், கிராஃபைட் வளரும்போது அதன் தட்டையான தன்மையைப் பராமரிப்பது கடினம். எனவே, கிராஃபைட் எளிதில் உடைந்து, ஒழுங்கற்ற நிலையில் பல ஒற்றைப் படிகத் துகள்களின் எல்லைகளாக மாறுகிறது. இந்த முக்கியப் பிரச்சனையைத் தீர்க்க, உல்சான் தேசிய அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் (UNIST) ஓய்வுபெற்ற பேராசிரியரும், அவருடன் இணைந்து பணியாற்றிய பெக்கிங் பல்கலைக்கழகத்தின் பேராசிரியர் லியு கைஹுய், பேராசிரியர் வாங் எங்கே மற்றும் பிறரும், அங்குல அளவு வரை மெல்லிய, பல-பரிமாண கிராஃபைட் ஒற்றைப் படிகப் படலங்களைத் தயாரிப்பதற்கான ஒரு உத்தியை முன்மொழிந்துள்ளனர். அவர்களின் முறை, ஒரு ஒற்றை-படிக நிக்கல் தகட்டை ஒரு அடி மூலக்கூறாகப் பயன்படுத்துகிறது, மேலும் கார்பன் அணுக்கள் "சமவெப்ப கரைதல்-பரவல்-படிதல் செயல்முறை" மூலம் நிக்கல் தகட்டின் பின்புறத்திலிருந்து செலுத்தப்படுகின்றன. வாயு அட்டை மூலத்தைப் பயன்படுத்துவதற்குப் பதிலாக, கிராஃபைட் வளர்ச்சியை எளிதாக்க அவர்கள் ஒரு திட கார்பன் பொருளைத் தேர்ந்தெடுத்தனர். இந்த புதிய உத்தி, சுமார் 1 அங்குலம் மற்றும் 35 மைக்ரான் தடிமன் கொண்ட ஒற்றை-படிக கிராஃபைட் படலங்களை, அல்லது சில நாட்களில் 100,000-க்கும் மேற்பட்ட கிராஃபீன் அடுக்குகளை உற்பத்தி செய்வதை சாத்தியமாக்குகிறது. கிடைக்கக்கூடிய அனைத்து கிராஃபைட் மாதிரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஒற்றை-படிக கிராஃபைட் ~2880 W m-1K-1 வெப்பக் கடத்துத்திறன், மிகக் குறைந்த அசுத்தங்களின் உள்ளடக்கம் மற்றும் அடுக்குகளுக்கு இடையில் குறைந்தபட்ச தூரம் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. (1) மிகத் தட்டையான அடி மூலக்கூறுகளாகப் பெரிய அளவிலான ஒற்றை-படிக நிக்கல் படலங்களின் வெற்றிகரமான தொகுப்பு, செயற்கை கிராஃபைட்டின் ஒழுங்கின்மையைத் தவிர்க்கிறது; (2) சுமார் 100 மணி நேரத்தில் 100,000 கிராஃபீன் அடுக்குகள் சமவெப்பநிலையில் வளர்க்கப்படுகின்றன, இதனால் கிராஃபீனின் ஒவ்வொரு அடுக்கையும் ஒரே வேதியியல் சூழலிலும் வெப்பநிலையிலும் தொகுக்க முடியும், இது கிராஃபைட்டின் சீரான தரத்தை உறுதி செய்கிறது; (3) நிக்கல் தகட்டின் பின்புறம் வழியாக கார்பனின் தொடர்ச்சியான விநியோகம், கிராஃபீன் அடுக்குகளை மிக அதிக விகிதத்தில், அதாவது தோராயமாக ஒவ்வொரு ஐந்து வினாடிக்கும் ஒரு அடுக்கு என்ற அளவில், தொடர்ந்து வளர அனுமதிக்கிறது.