Високоякісний графіт має відмінну механічну міцність, термічну стабільність, високу гнучкість і дуже високу тепло- та електропровідність у площині, що робить його одним із найважливіших сучасних матеріалів для багатьох застосувань, таких як фототермічні провідники, які використовуються як батареї в телефонах. Наприклад, особливий тип графіту, високовпорядкований піролітичний графіт (HOPG), є одним із найбільш часто використовуваних у лабораторіях. матеріал. Ці чудові властивості зумовлені шаруватою структурою графіту, де міцні ковалентні зв’язки між атомами вуглецю в графенових шарах сприяють відмінним механічним властивостям, тепло- та електропровідності, але дуже мало взаємодії між шарами графену. Результатом дії є високий ступінь гнучкості. графіт. Хоча графіт був виявлений у природі більше 1000 років тому, а його штучний синтез вивчався більше 100 років, якість зразків графіту, як природного, так і синтетичного, далека від ідеального. Наприклад, розмір найбільших доменів монокристалічного графіту в графітових матеріалах зазвичай становить 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 пояснюється слабкою взаємодією між шарами графіту, а рівність графенового шару важко підтримувати під час росту, тому графіт легко розбивається на кілька безладних меж монокристалічних зерен. . Щоб вирішити цю ключову проблему, почесний професор Ульсанського національного інституту науки і технологій (UNIST) і його співробітники професор Лю Кайхуей, професор Ван Енге з Пекінського університету та інші запропонували стратегію синтезу тонкого порядку величини монокристали графіту. плівка, аж до дюймової шкали. Їхній метод використовує монокристальну нікелеву фольгу як підкладку, а атоми вуглецю подаються із зворотного боку нікелевої фольги через «ізотермічний процес розчинення-дифузії-осадження». Замість використання газоподібного картонного джерела вони вибрали твердий вуглецевий матеріал для полегшення росту графіту. Ця нова стратегія дозволяє виробляти монокристалічні графітові плівки товщиною приблизно 1 дюйм і 35 мікрон або понад 100 000 шарів графену за кілька днів. Порівняно з усіма наявними зразками графіту, монокристалічний графіт має теплопровідність ~2880 Вт·м-1К-1, незначний вміст домішок і мінімальну відстань між шарами. (1) Успішний синтез монокристалічних плівок нікелю великого розміру як надплоских підкладок дозволяє уникнути розладу синтетичного графіту; (2) 100 000 шарів графену вирощуються ізотермічно протягом приблизно 100 годин, так що кожен шар графену синтезується в тому самому хімічному середовищі та температурі, що забезпечує однакову якість графіту; (3) Безперервна подача вуглецю через зворотний бік нікелевої фольги дозволяє шарам графену безперервно рости з дуже високою швидкістю, приблизно один шар кожні п’ять секунд»,
Час публікації: 09 листопада 2022 р