Than chì chất lượng cao có độ bền cơ học, độ ổn định nhiệt, độ linh hoạt cao và độ dẫn nhiệt và điện trong mặt phẳng rất cao, khiến nó trở thành một trong những vật liệu tiên tiến quan trọng nhất cho nhiều ứng dụng như vật liệu dẫn quang nhiệt dùng làm pin điện thoại. Ví dụ, một loại than chì đặc biệt, than chì nhiệt phân có trật tự cao (HOPG), là một trong những loại được sử dụng phổ biến nhất trong phòng thí nghiệm. Vật liệu. Những đặc tính tuyệt vời này là do cấu trúc lớp của than chì, trong đó các liên kết cộng hóa trị mạnh giữa các nguyên tử carbon trong các lớp graphene góp phần tạo nên các đặc tính cơ học, độ dẫn nhiệt và điện tuyệt vời, trong khi tương tác giữa các lớp graphene rất ít. Hoạt động này dẫn đến độ linh hoạt cao. Than chì. Mặc dù than chì đã được phát hiện trong tự nhiên hơn 1000 năm và quá trình tổng hợp nhân tạo của nó đã được nghiên cứu trong hơn 100 năm, nhưng chất lượng của các mẫu than chì, cả tự nhiên và tổng hợp, vẫn còn rất xa mức lý tưởng. Ví dụ, kích thước của các miền than chì đơn tinh thể lớn nhất trong vật liệu than chì thường nhỏ hơn 1 mm, trái ngược hoàn toàn với kích thước của nhiều tinh thể như tinh thể đơn thạch anh và tinh thể đơn silicon. Kích thước có thể đạt tới thang đo một mét. Kích thước rất nhỏ của than chì đơn tinh thể là do tương tác yếu giữa các lớp than chì và độ phẳng của lớp graphene khó duy trì trong quá trình phát triển, do đó than chì dễ bị phá vỡ thành nhiều ranh giới hạt đơn tinh thể một cách hỗn loạn. Để giải quyết vấn đề then chốt này, Giáo sư danh dự của Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Ulsan (UNIST) và các cộng sự của ông là Giáo sư Liu Kaihui, Giáo sư Wang Enge của Đại học Bắc Kinh và những người khác đã đề xuất một chiến lược tổng hợp màng tinh thể than chì mỏng theo cấp độ, xuống đến thang inch. Phương pháp của họ sử dụng một lá niken đơn tinh thể làm chất nền và các nguyên tử carbon được đưa vào từ mặt sau của lá niken thông qua "quy trình hòa tan-khuếch tán-lắng đọng đẳng nhiệt". Thay vì sử dụng nguồn bìa cứng dạng khí, họ đã chọn vật liệu carbon rắn để tạo điều kiện cho than chì phát triển. Chiến lược mới này giúp có thể sản xuất các màng than chì đơn tinh thể có độ dày khoảng 1 inch và 35 micron, hoặc hơn 100.000 lớp graphene trong vài ngày. So với tất cả các mẫu graphite có sẵn, graphite đơn tinh thể có độ dẫn nhiệt ~2880 W m-1K-1, hàm lượng tạp chất không đáng kể và khoảng cách giữa các lớp là tối thiểu. (1) Tổng hợp thành công các màng niken đơn tinh thể có kích thước lớn dưới dạng chất nền siêu phẳng giúp tránh được sự mất trật tự của graphite tổng hợp; (2) 100.000 lớp graphene được phát triển đẳng nhiệt trong khoảng 100 giờ, do đó mỗi lớp graphene được tổng hợp trong cùng một môi trường hóa học và nhiệt độ, đảm bảo chất lượng graphite đồng đều; (3) Việc cung cấp liên tục carbon thông qua mặt sau của lá niken cho phép các lớp graphene liên tục phát triển với tốc độ rất cao, khoảng một lớp trong mỗi năm giây,”
Thời gian đăng: 09-11-2022