Ang mataas na kalidad na grapayt ay may mahusay na mekanikal na lakas, thermal stability, mataas na flexibility at napakataas na in-plane thermal at electrical conductivity, kaya isa ito sa pinakamahalagang advanced na materyales para sa maraming aplikasyon tulad ng mga photothermal conductor na ginagamit bilang baterya sa mga telepono. Halimbawa, ang isang espesyal na uri ng grapayt, ang highly ordered pyrolytic graphite (HOPG), ay isa sa mga pinakakaraniwang ginagamit sa mga laboratoryo. Materyal. Ang mga mahusay na katangiang ito ay dahil sa layered structure ng grapayt, kung saan ang malalakas na covalent bond sa pagitan ng mga carbon atom sa mga graphene layer ay nakakatulong sa mahusay na mekanikal na katangian, thermal at electrical conductivity, habang napakaliit na interaksyon sa pagitan ng mga graphene layer. Ang aksyon ay nagreresulta sa mataas na antas ng flexibility. grapayt. Bagama't ang grapayt ay natuklasan sa kalikasan nang mahigit 1000 taon at ang artipisyal na synthesis nito ay pinag-aralan nang mahigit 100 taon, ang kalidad ng mga sample ng grapayt, parehong natural at sintetiko, ay malayo sa ideal. Halimbawa, ang laki ng pinakamalaking single crystal graphite domain sa mga materyales ng grapayt ay karaniwang mas mababa sa 1 mm, na lubos na kabaligtaran sa laki ng maraming kristal tulad ng quartz single crystals at silicon single crystals. Ang laki ay maaaring umabot sa sukat ng isang metro. Ang napakaliit na sukat ng single-crystal graphite ay dahil sa mahinang interaksyon sa pagitan ng mga patong ng graphite, at ang pagiging patag ng patong ng graphene ay mahirap mapanatili habang lumalaki, kaya ang graphite ay madaling masira sa ilang mga hangganan ng butil ng single-crystal kapag hindi maayos. Upang malutas ang pangunahing problemang ito, si Propesor Emeritus ng Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) at ang kanyang mga kasamahan na sina Prof. Liu Kaihui, Prof. Wang Enge ng Peking University, at iba pa ay nagpanukala ng isang estratehiya para sa paggawa ng manipis na order-of-magnitude graphite single crystals film, hanggang sa inch scale. Ang kanilang pamamaraan ay gumagamit ng single-crystal nickel foil bilang substrate, at ang mga carbon atom ay pinapakain mula sa likod ng nickel foil sa pamamagitan ng isang "isothermal dissolution-diffusion-deposition process". Sa halip na gumamit ng gaseous cardboard source, pinili nila ang isang solidong carbon material upang mapadali ang paglaki ng graphite. Ang bagong estratehiyang ito ay ginagawang posible ang paggawa ng single-crystal graphite films na may kapal na humigit-kumulang 1 pulgada at 35 microns, o higit sa 100,000 graphene layers sa loob ng ilang araw. Kung ikukumpara sa lahat ng magagamit na sample ng graphite, ang single-crystal graphite ay may thermal conductivity na ~2880 W m-1K-1, isang maliit na nilalaman ng mga impurities, at isang minimum na distansya sa pagitan ng mga layer. (1) Ang matagumpay na synthesis ng single-crystal nickel films na may malalaking sukat bilang ultra-flat substrates ay nakakaiwas sa disordering ng synthetic graphite; (2) 100,000 layers ng graphene ang pinatubo nang isothermally sa loob ng humigit-kumulang 100 oras, kaya ang bawat layer ng graphene ay na-synthesize sa parehong kemikal na kapaligiran at temperatura, na nagsisiguro sa pare-parehong kalidad ng graphite; (3) Ang patuloy na supply ng carbon sa pamamagitan ng reverse side ng nickel foil ay nagbibigay-daan sa mga layer ng graphene na patuloy na lumaki sa napakataas na rate, humigit-kumulang isang layer bawat limang segundo.
Oras ng pag-post: Nob-09-2022