Yuqori sifatli grafit ajoyib mexanik mustahkamlik, issiqlik barqarorligi, yuqori moslashuvchanlik va juda yuqori tekislikdagi issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga ega, bu uni telefonlarda batareya sifatida ishlatiladigan fototermal o'tkazgichlar kabi ko'plab ilovalar uchun eng muhim ilg'or materiallardan biriga aylantiradi. Masalan, grafitning maxsus turi, yuqori tartibli pirolitik grafit (HOPG), laboratoriyalarda eng ko'p qo'llaniladigan materiallardan biridir. Material. Bu ajoyib xususiyatlar grafitning qatlamli tuzilishi bilan bog'liq bo'lib, bu yerda grafen qatlamlaridagi uglerod atomlari orasidagi kuchli kovalent bog'lanishlar ajoyib mexanik xususiyatlarga, issiqlik va elektr o'tkazuvchanligiga hissa qo'shadi, grafen qatlamlari orasidagi o'zaro ta'sir esa juda kam. Ta'sir yuqori darajadagi moslashuvchanlikka olib keladi. grafit. Grafit tabiatda 1000 yildan ortiq vaqt davomida kashf etilgan va uning sun'iy sintezi 100 yildan ortiq vaqt davomida o'rganilgan bo'lsa-da, tabiiy va sintetik grafit namunalarining sifati idealdan uzoqdir. Masalan, grafit materiallaridagi eng katta monokristalli grafit domenlarining o'lchami odatda 1 mm dan kam, bu kvarts monokristallari va kremniy monokristallari kabi ko'plab kristallarning o'lchamidan keskin farq qiladi. Hajmi metr o'lchamiga yetishi mumkin. Monokristalli grafitning juda kichik o'lchami grafit qatlamlari orasidagi zaif o'zaro ta'sir tufayli yuzaga keladi va o'sish jarayonida grafen qatlamining tekisligini saqlab qolish qiyin, shuning uchun grafit tartibsiz ravishda bir nechta monokristalli dona chegaralariga osongina bo'linadi. Ushbu asosiy muammoni hal qilish uchun Ulsan Milliy Fan va Texnologiya Institutining (UNIST) faxriy professori va uning hamkorlari professor Liu Kayxuey, Pekin universiteti professori Vang Enge va boshqalar dyuym shkalasigacha yupqa kattalikdagi grafit monokristalli plyonkasini sintez qilish strategiyasini taklif qilishdi. Ularning usuli substrat sifatida monokristalli nikel folgasidan foydalanadi va uglerod atomlari nikel folgasining orqa tomonidan "izotermik eritish-diffuziya-cho'ktirish jarayoni" orqali oziqlanadi. Gazsimon karton manbaidan foydalanish o'rniga, ular grafit o'sishini osonlashtirish uchun qattiq uglerod materialini tanladilar. Ushbu yangi strategiya bir necha kun ichida qalinligi taxminan 1 dyuym va 35 mikron bo'lgan monokristalli grafit plyonkalarini yoki 100 000 dan ortiq grafen qatlamlarini ishlab chiqarish imkonini beradi. Mavjud bo'lgan barcha grafit namunalari bilan taqqoslaganda, monokristalli grafitning issiqlik o'tkazuvchanligi ~2880 Vt m-1K-1 ga teng, aralashmalarning miqdori ahamiyatsiz va qatlamlar orasidagi minimal masofa mavjud. (1) Katta o'lchamdagi monokristalli nikel plyonkalarini ultra yassi substratlar sifatida muvaffaqiyatli sintez qilish sintetik grafitning buzilishining oldini oladi; (2) Taxminan 100 soat ichida 100 000 qatlamli grafen izotermik tarzda o'stiriladi, shunda har bir grafen qatlami bir xil kimyoviy muhit va haroratda sintezlanadi, bu esa grafitning bir xil sifatini ta'minlaydi; (3) Nikel folgasining orqa tomoni orqali uglerodning uzluksiz yetkazib berilishi grafen qatlamlarining juda yuqori tezlikda, taxminan har besh soniyada bitta qatlamda uzluksiz o'sishiga imkon beradi.
Nashr vaqti: 2022-yil 9-noyabr