Высококачественный графит обладает превосходной механической прочностью, термической стабильностью, высокой гибкостью и очень высокой тепло- и электропроводностью в плоскости, что делает его одним из наиболее важных современных материалов для многих применений, таких как фототермические проводники, используемые в качестве батарей в телефонах. Например, в лабораториях наиболее часто используется особый тип графита — высокоупорядоченный пиролитический графит (ВОПГ). Материал. Эти превосходные свойства обусловлены слоистой структурой графита, где сильные ковалентные связи между атомами углерода в слоях графена способствуют отличным механическим свойствам, тепло- и электропроводности при очень малом взаимодействии между слоями графена. Результатом действия является высокая степень гибкости. графит. Хотя графит открыт в природе уже более 1000 лет, а его искусственный синтез изучается более 100 лет, качество образцов графита, как природного, так и синтетического, далеко от идеального. Например, размер крупнейших доменов монокристаллического графита в графитовых материалах обычно составляет менее 1 мм, что резко контрастирует с размером многих кристаллов, таких как монокристаллы кварца и монокристаллы кремния. Размер может достигать метрового размера. Очень малый размер монокристаллического графита обусловлен слабым взаимодействием между графитовыми слоями, а плоскостность графенового слоя трудно поддерживать в процессе роста, поэтому графит легко распадается на несколько монокристаллических границ зерен в беспорядке. . Чтобы решить эту ключевую проблему, почетный профессор Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) и его сотрудники профессор Лю Кайхуэй, профессор Ван Энге из Пекинского университета и другие предложили стратегию синтеза тонких порядков величин. Монокристаллы графита. фильм, вплоть до дюймового масштаба. В их методе в качестве подложки используется монокристаллическая никелевая фольга, а атомы углерода подаются с обратной стороны никелевой фольги посредством «изотермического процесса растворения-диффузии-осаждения». Вместо использования газообразного картона они выбрали твердый углеродный материал, чтобы облегчить рост графита. Эта новая стратегия позволяет производить монокристаллические графитовые пленки толщиной около 1 дюйма и 35 микрон, или более 100 000 слоев графена за несколько дней. По сравнению со всеми имеющимися образцами графита монокристаллический графит имеет теплопроводность ~2880 Вт·м-1К-1, незначительное содержание примесей и минимальное расстояние между слоями. (1) Успешный синтез монокристаллических пленок никеля большого размера в виде ультраплоских подложек позволяет избежать разупорядочения синтетического графита; (2) 100 000 слоев графена выращиваются изотермически примерно за 100 часов, так что каждый слой графена синтезируется в одной и той же химической среде и температуре, что обеспечивает однородное качество графита; (3) Непрерывная подача углерода через обратную сторону никелевой фольги позволяет слоям графена непрерывно расти с очень высокой скоростью, примерно один слой каждые пять секунд».
Время публикации: 9 ноября 2022 г.