కొత్త పరిశోధన మెరుగైన గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లను వెల్లడిస్తుంది

అధిక నాణ్యత గల గ్రాఫైట్ అద్భుతమైన యాంత్రిక బలం, ఉష్ణ స్థిరత్వం, అధిక వశ్యత మరియు చాలా అధిక ఇన్-ప్లేన్ థర్మల్ మరియు విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది, ఇది టెలిఫోన్‌లలో బ్యాటరీలుగా ఉపయోగించే ఫోటోథర్మల్ కండక్టర్‌ల వంటి అనేక అనువర్తనాలకు అత్యంత ముఖ్యమైన అధునాతన పదార్థాలలో ఒకటిగా నిలిచింది. ఉదాహరణకు, ఒక ప్రత్యేక రకం గ్రాఫైట్, హైలీ ఆర్డర్డ్ పైరోలైటిక్ గ్రాఫైట్ (HOPG), ప్రయోగశాలలలో సాధారణంగా ఉపయోగించే వాటిలో ఒకటి. పదార్థం. ఈ అద్భుతమైన లక్షణాలు గ్రాఫైట్ యొక్క లేయర్డ్ నిర్మాణం కారణంగా ఉన్నాయి, ఇక్కడ గ్రాఫేన్ పొరలలోని కార్బన్ అణువుల మధ్య బలమైన సమయోజనీయ బంధాలు అద్భుతమైన యాంత్రిక లక్షణాలు, ఉష్ణ మరియు విద్యుత్ వాహకతకు దోహదం చేస్తాయి, అయితే గ్రాఫేన్ పొరల మధ్య చాలా తక్కువ పరస్పర చర్య జరుగుతుంది. ఈ చర్య అధిక స్థాయి వశ్యతకు దారితీస్తుంది. గ్రాఫైట్. గ్రాఫైట్ 1000 సంవత్సరాలకు పైగా ప్రకృతిలో కనుగొనబడింది మరియు దాని కృత్రిమ సంశ్లేషణ 100 సంవత్సరాలకు పైగా అధ్యయనం చేయబడినప్పటికీ, సహజ మరియు సింథటిక్ రెండింటిలోనూ గ్రాఫైట్ నమూనాల నాణ్యత ఆదర్శానికి దూరంగా ఉంది. ఉదాహరణకు, గ్రాఫైట్ పదార్థాలలో అతిపెద్ద సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రాఫైట్ డొమైన్‌ల పరిమాణం సాధారణంగా 1 మిమీ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది క్వార్ట్జ్ సింగిల్ స్ఫటికాలు మరియు సిలికాన్ సింగిల్ స్ఫటికాలు వంటి అనేక స్ఫటికాల పరిమాణానికి పూర్తి భిన్నంగా ఉంటుంది. ఈ పరిమాణం ఒక మీటర్ స్కేల్‌కు చేరుకుంటుంది. సింగిల్-క్రిస్టల్ గ్రాఫైట్ యొక్క చాలా చిన్న పరిమాణం గ్రాఫైట్ పొరల మధ్య బలహీనమైన పరస్పర చర్య కారణంగా ఉంటుంది మరియు గ్రాఫేన్ పొర పెరుగుదల సమయంలో చదునుగా ఉండటం కష్టం, కాబట్టి గ్రాఫైట్ సులభంగా అనేక సింగిల్-క్రిస్టల్ గ్రెయిన్ సరిహద్దులుగా క్రమరహితంగా విభజించబడుతుంది. ఈ కీలక సమస్యను పరిష్కరించడానికి, ఉల్సాన్ నేషనల్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ (UNIST) ప్రొఫెసర్ ఎమెరిటస్ మరియు అతని సహకారులు ప్రొఫెసర్ లియు కైహుయ్, పెకింగ్ యూనివర్సిటీకి చెందిన ప్రొఫెసర్ వాంగ్ ఎంగే మరియు ఇతరులు సన్నని ఆర్డర్-ఆఫ్-మాగ్నిట్యూడ్ గ్రాఫైట్ సింగిల్ క్రిస్టల్స్ ఫిల్మ్‌ను అంగుళం స్కేల్ వరకు సంశ్లేషణ చేయడానికి ఒక వ్యూహాన్ని ప్రతిపాదించారు. వారి పద్ధతి సింగిల్-క్రిస్టల్ నికెల్ ఫాయిల్‌ను సబ్‌స్ట్రేట్‌గా ఉపయోగిస్తుంది మరియు కార్బన్ అణువులను నికెల్ ఫాయిల్ వెనుక నుండి "ఐసోథర్మల్ డిస్‌ల్యూషన్-డిఫ్యూజన్-డిపాజిషన్ ప్రాసెస్" ద్వారా ఫీడ్ చేస్తారు. వాయు కార్డ్‌బోర్డ్ మూలాన్ని ఉపయోగించకుండా, గ్రాఫైట్ పెరుగుదలను సులభతరం చేయడానికి వారు ఘన కార్బన్ పదార్థాన్ని ఎంచుకున్నారు. ఈ కొత్త వ్యూహం ద్వారా కొన్ని రోజుల్లో దాదాపు 1 అంగుళం మరియు 35 మైక్రాన్ల మందం లేదా 100,000 కంటే ఎక్కువ గ్రాఫేన్ పొరలతో సింగిల్-క్రిస్టల్ గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లను ఉత్పత్తి చేయడం సాధ్యపడుతుంది. అందుబాటులో ఉన్న అన్ని గ్రాఫైట్ నమూనాలతో పోలిస్తే, సింగిల్-క్రిస్టల్ గ్రాఫైట్ ~2880 W m-1K-1 ఉష్ణ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది, మలినాలను తక్కువగా కలిగి ఉంటుంది మరియు పొరల మధ్య కనీస దూరం ఉంటుంది. (1) అల్ట్రా-ఫ్లాట్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లుగా పెద్ద పరిమాణంలో ఉన్న సింగిల్-క్రిస్టల్ నికెల్ ఫిల్మ్‌లను విజయవంతంగా సంశ్లేషణ చేయడం వలన సింథటిక్ గ్రాఫైట్ అస్తవ్యస్తంగా మారుతుంది; (2) 100,000 పొరల గ్రాఫేన్‌ను దాదాపు 100 గంటల్లో ఐసోథర్మల్‌గా పెంచుతారు, తద్వారా గ్రాఫేన్ యొక్క ప్రతి పొర ఒకే రసాయన వాతావరణంలో మరియు ఉష్ణోగ్రతలో సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది, ఇది గ్రాఫైట్ యొక్క ఏకరీతి నాణ్యతను నిర్ధారిస్తుంది; (3) నికెల్ ఫాయిల్ యొక్క రివర్స్ సైడ్ ద్వారా కార్బన్ యొక్క నిరంతర సరఫరా గ్రాఫేన్ పొరలు చాలా ఎక్కువ రేటుతో నిరంతరం పెరగడానికి అనుమతిస్తుంది, దాదాపు ప్రతి ఐదు సెకన్లకు ఒక పొర, ”