Aukštos kokybės grafitas pasižymi puikiu mechaniniu stiprumu, terminiu stabilumu, dideliu lankstumu ir labai dideliu šilumos ir elektros laidumu plokštumoje, todėl tai yra viena iš svarbiausių pažangių medžiagų daugeliui pritaikymų, tokių kaip fototerminiai laidininkai, naudojami kaip telefonų baterijos. Pavyzdžiui, specialus grafito tipas, labai tvarkingas pirolitinis grafitas (HOPG), yra vienas dažniausiai naudojamų laboratorijose. Medžiaga. Šios puikios savybės atsiranda dėl sluoksninės grafito struktūros, kur stiprūs kovalentiniai ryšiai tarp anglies atomų grafeno sluoksniuose prisideda prie puikių mechaninių savybių, šilumos ir elektros laidumo, o tarp grafeno sluoksnių sąveikauja labai mažai. Veiksmas lemia didelį lankstumą. grafitas. Nors grafitas gamtoje buvo aptiktas daugiau nei 1000 metų, o dirbtinė jo sintezė tiriama daugiau nei 100 metų, grafito – tiek natūralių, tiek sintetinių – pavyzdžių kokybė toli gražu nėra ideali. Pavyzdžiui, didžiausių monokristalinių grafito domenų dydis grafito medžiagose paprastai yra mažesnis nei 1 mm, o tai visiškai prieštarauja daugelio kristalų, tokių kaip kvarco monokristalai ir silicio monokristalai, dydžiui. Dydis gali siekti metro skalę. Labai mažas vieno kristalo grafito dydis yra dėl silpnos grafito sluoksnių sąveikos, o grafeno sluoksnio plokštumą sunku išlaikyti augimo metu, todėl netvarkingai grafitas lengvai suskaidomas į kelias vieno kristalo grūdelių ribas. . Norėdami išspręsti šią svarbią problemą, Ulsano nacionalinio mokslo ir technologijų instituto (UNIST) profesorius emeritas ir jo bendradarbiai prof. Liu Kaihui, prof. Wang Enge iš Pekino universiteto ir kiti pasiūlė strategiją, kaip susintetinti ploną dydžių tvarką. grafito pavieniai kristalai. plėvele, iki colių skalės. Jų metodas naudoja vieno kristalo nikelio foliją kaip substratą, o anglies atomai tiekiami iš nikelio folijos galo per „izoterminį tirpimo-difuzijos-nusodinimo procesą“. Užuot naudoję dujinį kartono šaltinį, jie pasirinko kietą anglies medžiagą, kad palengvintų grafito augimą. Ši nauja strategija leidžia per kelias dienas pagaminti vieno kristalo grafito plėveles, kurių storis yra apie 1 colis ir 35 mikronai, arba daugiau nei 100 000 grafeno sluoksnių. Lyginant su visais turimais grafito pavyzdžiais, vieno kristalo grafito šilumos laidumas yra ~2880 W m-1K-1, priemaišų kiekis yra nereikšmingas, o atstumas tarp sluoksnių yra minimalus. (1) Sėkmingai sintezuojant didelio dydžio vienakristalines nikelio plėveles, kaip itin plokščius substratus, išvengiama sintetinio grafito pažeidimo; (2) 100 000 grafeno sluoksnių išauginama izotermiškai per maždaug 100 valandų, kad kiekvienas grafeno sluoksnis būtų sintetinamas toje pačioje cheminėje aplinkoje ir toje pačioje temperatūroje, o tai užtikrina vienodą grafito kokybę; (3) Nuolatinis anglies tiekimas per kitą nikelio folijos pusę leidžia grafeno sluoksniams nuolat augti labai dideliu greičiu, maždaug po vieną sluoksnį kas penkias sekundes.
Paskelbimo laikas: 2022-11-09