تحقیقات جدید فیلم های گرافیتی بهتری را نشان می دهد

گرافیت با کیفیت بالا دارای استحکام مکانیکی عالی، پایداری حرارتی، انعطاف پذیری بالا و رسانایی حرارتی و الکتریکی بسیار بالا در داخل صفحه است که آن را به یکی از مهم ترین مواد پیشرفته برای بسیاری از کاربردها مانند هادی های فتوترمال مورد استفاده به عنوان باتری در تلفن ها تبدیل می کند. به عنوان مثال، نوع خاصی از گرافیت، گرافیت پیرولیتیک بسیار سفارشی (HOPG)، یکی از رایج‌ترین موارد مورد استفاده در آزمایشگاه‌ها است. مواد. این خواص عالی به دلیل ساختار لایه‌ای گرافیت است، جایی که پیوندهای کووالانسی قوی بین اتم‌های کربن در لایه‌های گرافن به خواص مکانیکی عالی، هدایت حرارتی و الکتریکی کمک می‌کند، در حالی که تعامل بسیار کمی بین لایه‌های گرافن وجود دارد. عمل منجر به درجه بالایی از انعطاف پذیری می شود. گرافیت اگرچه گرافیت بیش از 1000 سال است که در طبیعت کشف شده است و سنتز مصنوعی آن بیش از 100 سال است که مورد مطالعه قرار گرفته است، کیفیت نمونه های گرافیت، چه طبیعی و چه مصنوعی، بسیار دور از ایده آل است. به عنوان مثال، اندازه بزرگ‌ترین حوزه‌های گرافیت تک بلور در مواد گرافیتی معمولاً کمتر از 1 میلی‌متر است که در تضاد کامل با اندازه بسیاری از بلورها مانند تک بلورهای کوارتز و تک بلورهای سیلیکون است. اندازه می تواند به مقیاس یک متر برسد. اندازه بسیار کوچک گرافیت تک کریستالی به دلیل برهمکنش ضعیف بین لایه های گرافیت است و حفظ صافی لایه گرافن در طول رشد دشوار است، بنابراین گرافیت به راحتی به چندین مرز دانه تک کریستالی در بی نظمی شکسته می شود. . برای حل این مشکل کلیدی، پروفسور ممتاز موسسه ملی علم و فناوری اولسان (UNIST) و همکارانش پروفسور لیو کایهوی، پروفسور وانگ انگ از دانشگاه پکن، و دیگران راهبردی را برای سنتز قدر نازک پیشنهاد کرده اند. تک کریستال های گرافیت فیلم، تا مقیاس اینچ. روش آنها از یک فویل نیکل تک کریستالی به عنوان بستر استفاده می کند و اتم های کربن از پشت فویل نیکل از طریق "فرایند انحلال- انتشار- رسوب همدما" تغذیه می شوند. آنها به جای استفاده از منبع مقوای گازی، مواد کربن جامد را برای تسهیل رشد گرافیت انتخاب کردند. این استراتژی جدید امکان تولید فیلم های گرافیتی تک کریستالی با ضخامت حدود 1 اینچ و 35 میکرون یا بیش از 100000 لایه گرافن را در چند روز فراهم می کند. در مقایسه با تمام نمونه‌های گرافیت موجود، گرافیت تک کریستالی دارای رسانایی حرارتی ~2880 W m-1K-1، محتوای ناچیز ناخالصی و حداقل فاصله بین لایه‌ها است. (1) سنتز موفقیت آمیز فیلم های نیکل تک کریستالی با اندازه بزرگ به عنوان بسترهای فوق مسطح از اختلال در گرافیت مصنوعی جلوگیری می کند. (2) 100000 لایه گرافن به صورت همدما در حدود 100 ساعت رشد می کنند، به طوری که هر لایه گرافن در همان محیط شیمیایی و دما سنتز می شود که کیفیت یکنواخت گرافیت را تضمین می کند. (3) عرضه مداوم کربن از طریق سمت عقب ورق نیکل به لایه‌های گرافن اجازه می‌دهد تا به طور مداوم با سرعت بسیار بالایی رشد کنند، تقریباً هر پنج ثانیه یک لایه.