Високоякісний графіт має чудову механічну міцність, термостабільність, високу гнучкість та дуже високу тепло- та електропровідність у площині, що робить його одним із найважливіших передових матеріалів для багатьох застосувань, таких як фототермічні провідники, що використовуються як батареї в телефонах. Наприклад, особливий тип графіту, високовпорядкований піролітичний графіт (HOPG), є одним із найчастіше використовуваних у лабораторіях. Матеріал. Ці чудові властивості зумовлені шаруватою структурою графіту, де міцні ковалентні зв'язки між атомами вуглецю в шарах графену сприяють чудовим механічним властивостям, тепло- та електропровідності, водночас дуже мало взаємодії між шарами графену. Ця дія призводить до високого ступеня гнучкості. графіт. Хоча графіт був виявлений у природі понад 1000 років, а його штучний синтез вивчається понад 100 років, якість зразків графіту, як природних, так і синтетичних, далека від ідеальної. Наприклад, розмір найбільших доменів монокристалічного графіту в графітових матеріалах зазвичай менше 1 мм, що різко контрастує з розміром багатьох кристалів, таких як монокристали кварцу та монокристали кремнію. Розмір може досягати масштабу метра. Дуже малий розмір монокристалічного графіту зумовлений слабкою взаємодією між шарами графіту, а площинність шару графену важко підтримувати під час росту, тому графіт легко розбивається на кілька монокристалічних зерен по межах безладу. Щоб вирішити цю ключову проблему, почесний професор Ульсанського національного інституту науки і технологій (UNIST) та його співробітники професор Лю Кайхуей, професор Ван Енге з Пекінського університету та інші запропонували стратегію синтезу тонкої плівки монокристалів графіту порядку величини, аж до дюймового масштабу. Їхній метод використовує монокристалічну нікелеву фольгу як підкладку, а атоми вуглецю подаються зі зворотного боку нікелевої фольги за допомогою «ізотермічного процесу розчинення-дифузії-осадження». Замість використання газоподібного картонного джерела вони обрали твердий вуглецевий матеріал для полегшення росту графіту. Ця нова стратегія дозволяє виготовляти монокристалічні графітові плівки товщиною близько 1 дюйма та 35 мікрон, або понад 100 000 шарів графену за кілька днів. Порівняно з усіма доступними зразками графіту, монокристалічний графіт має теплопровідність ~2880 Вт м-1K-1, незначний вміст домішок та мінімальну відстань між шарами. (1) Успішний синтез монокристалічних нікелевих плівок великого розміру як ультраплоских підкладок дозволяє уникнути розупорядкування синтетичного графіту; (2) 100 000 шарів графену вирощуються ізотермічно приблизно за 100 годин, так що кожен шар графену синтезується в одному хімічному середовищі та температурі, що забезпечує рівномірну якість графіту; (3) Безперервна подача вуглецю через зворотну сторону нікелевої фольги дозволяє шарам графену безперервно зростати з дуже високою швидкістю, приблизно один шар кожні п'ять секунд.
Час публікації: 09 листопада 2022 р.