Высакаякасны графіт валодае выдатнай механічнай трываласцю, тэрмічнай стабільнасцю, высокай гнуткасцю і вельмі высокай цепла- і электраправоднасцю ў плоскасці, што робіць яго адным з найважнейшых перадавых матэрыялаў для многіх ужыванняў, такіх як фотатэрмічныя праваднікі, якія выкарыстоўваюцца ў якасці батарэй у тэлефонах. Напрыклад, асаблівы тып графіту, высокаўпарадкаваны піралітычны графіт (HOPG), з'яўляецца адным з найбольш часта выкарыстоўваюцца ў лабараторыях. Матэрыял. Гэтыя выдатныя ўласцівасці абумоўлены слаістай структурай графіту, дзе моцныя кавалентныя сувязі паміж атамамі вугляроду ў графенавых пластах спрыяюць выдатным механічным уласцівасцям, цепла- і электраправоднасці, у той час як вельмі мала ўзаемадзеяння паміж графенавымі пластамі. Дзеянне прыводзіць да высокай ступені гнуткасці. графіт. Нягледзячы на тое, што графіт знойдзены ў прыродзе больш за 1000 гадоў і яго штучны сінтэз вывучаецца больш за 100 гадоў, якасць узораў графіту, як прыроднага, так і сінтэтычнага, далёкая ад ідэальнага. Напрыклад, памер самых вялікіх даменаў монакрышталя графіту ў графітавых матэрыялах звычайна меншы за 1 мм, што рэзка кантрастуе з памерам многіх крышталяў, такіх як монакрышталі кварца і монакрышталі крэмнію. Памер можа дасягаць маштабу метра. Вельмі малы памер монакрышталічнага графіту абумоўлены слабым узаемадзеяннем паміж слаямі графіту, і плоскасць графенавага пласта цяжка падтрымліваць падчас росту, таму графіт лёгка разбіваецца на некалькі межаў монакрышталічнага зерня ў беспарадку. . Каб вырашыць гэтую ключавую праблему, ганаровы прафесар Ульсанскага нацыянальнага інстытута навукі і тэхнікі (UNIST) і яго супрацоўнікі прафесар Лю Кайхуэй, прафесар Ван Энгэ з Пекінскага ўніверсітэта і іншыя прапанавалі стратэгію сінтэзу тонкага парадку велічыні монакрышталі графіту. фільм, аж да цалевай шкалы. У іх метадзе ў якасці падкладкі выкарыстоўваецца монакрышталічная нікелевая фальга, а атамы вугляроду падаюцца з тыльнага боку нікелевай фальгі праз «працэс ізатэрмічнага растварэння-дыфузіі-асаджэння». Замест таго, каб выкарыстоўваць крыніцу газападобнага кардону, яны абралі цвёрды вугляродны матэрыял для палягчэння росту графіту. Гэтая новая стратэгія дазваляе вырабляць монакрышталічныя графітавыя плёнкі таўшчынёй каля 1 цалі 35 мікрон або больш за 100 000 слаёў графена за некалькі дзён. У параўнанні з усімі наяўнымі ўзорамі графіту монакрышталічны графіт мае цеплаправоднасць ~2880 Вт·м-1К-1, нязначнае ўтрыманне прымешак і мінімальную адлегласць паміж пластамі. (1) Паспяховы сінтэз монакрышталічных нікелевых плёнак вялікага памеру ў якасці звышплоскіх падкладак дазваляе пазбегнуць разупарадкавання сінтэтычнага графіту; (2) 100 000 слаёў графена вырошчваюцца ізатэрмічна прыкладна за 100 гадзін, так што кожны пласт графена сінтэзуецца ў аднолькавым хімічным асяроддзі і тэмпературы, што забяспечвае аднастайную якасць графіту; (3) Бесперапынная падача вугляроду праз адваротны бок нікелевай фальгі дазваляе слаям графена бесперапынна расці з вельмі высокай хуткасцю, прыблізна адзін пласт кожныя пяць секунд.
Час публікацыі: 9 лістапада 2022 г