高品质的石墨具有优异的机械强度、热稳定性、高柔韧性以及非常高的面内导热性和导电性，使其成为许多应用领域中最重要的先进材料之一，例如用作电话电池的光热导体。例如，一种特殊类型的石墨，高度有序热解石墨（HOPG），是实验室中最常用的材料之一。这些优异的性能归因于石墨的层状结构，其中石墨烯层中碳原子之间的强共价键有助于实现优异的机械性能、导热性和导电性，同时石墨烯层之间相互作用很小。这种作用导致了高度的柔韧性。石墨。尽管石墨在自然界中被发现已有1000多年的历史，其人工合成也已被研究了100多年，但天然和合成的石墨样品的质量远未达到理想水平。例如，石墨材料中最大的单晶石墨畴的尺寸通常小于1毫米，这与石英单晶、硅单晶等许多晶体的尺寸可以达到米级形成了鲜明的对比。单晶石墨尺寸非常小是由于石墨层间相互作用弱，而石墨烯层的平整度在生长过程中难以保持，因此石墨很容易破碎成几个无序的单晶晶粒边界。为了解决这一关键问题，韩国蔚山国立科学技术院（UNIST）名誉教授及其合作者刘开辉教授、北京大学王恩哥教授等人提出了一种合成薄数量级石墨单晶薄膜的策略，薄膜厚度可以达到英寸级。他们的方法以单晶镍箔为基底，通过“等温溶解-扩散-沉积过程”将碳原子从镍箔背面送入。他们没有使用气态纸板源，而是选择固态碳材料来促进石墨生长。这种新策略可以在几天内生产出厚度约为 1 英寸 35 微米的单晶石墨薄膜，或者超过 100,000 层石墨烯层。与所有可用的石墨样品相比，单晶石墨的热导率约为 2880 W m-1K-1，杂质含量极低，层间距离最小。（1）成功合成大尺寸单晶镍薄膜作为超平基底，避免了合成石墨的无序性；（2）在约 100 小时内等温生长 100,000 层石墨烯，使每层石墨烯都在相同的化学环境和温度下合成，保证了石墨质量的均匀性； （3）通过镍箔背面持续供应碳，使得石墨烯层以非常高的速度持续生长，大约每五秒一层，”
发布时间：2022年11月9日