Grafiet van hoge kwaliteit heeft een uitstekende mechanische sterkte, thermische stabiliteit, hoge flexibiliteit en een zeer hoge thermische en elektrische geleidbaarheid in het vlak, waardoor het een van de belangrijkste geavanceerde materialen is voor veel toepassingen, zoals fotothermische geleiders die worden gebruikt als batterijen in telefoons. Een speciaal type grafiet, hooggeordend pyrolytisch grafiet (HOPG), is bijvoorbeeld een van de meest gebruikte in laboratoria. Materiaal. Deze uitstekende eigenschappen zijn te danken aan de gelaagde structuur van grafiet, waarbij sterke covalente bindingen tussen de koolstofatomen in de grafeenlagen bijdragen aan uitstekende mechanische eigenschappen, thermische en elektrische geleidbaarheid, terwijl er zeer weinig interactie tussen de grafeenlagen is. De actie resulteert in een hoge mate van flexibiliteit. grafiet. Hoewel grafiet al meer dan 1000 jaar in de natuur wordt ontdekt en de kunstmatige synthese ervan al meer dan 100 jaar wordt bestudeerd, is de kwaliteit van grafietmonsters, zowel natuurlijk als synthetisch, verre van ideaal. De grootte van de grootste monokristallijne grafietdomeinen in grafietmaterialen is bijvoorbeeld doorgaans minder dan 1 mm, wat in schril contrast staat met de grootte van veel kristallen, zoals kwarts-enkele kristallen en silicium-enkele kristallen. De grootte kan de schaal van een meter bereiken. De zeer kleine omvang van monokristallijn grafiet is te wijten aan de zwakke interactie tussen de grafietlagen, en de vlakheid van de grafeenlaag is moeilijk te handhaven tijdens de groei, dus grafiet wordt gemakkelijk in wanorde in verschillende monokristallijne korrelgrenzen opgebroken. . Om dit cruciale probleem op te lossen, hebben professor emeritus van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) en zijn medewerkers prof. Liu Kaihui, prof. Wang Enge van de Universiteit van Peking en anderen een strategie voorgesteld voor het synthetiseren van dunne orde van grootte grafiet enkele kristallen. film, tot op de inch-schaal. Hun methode maakt gebruik van een eenkristalnikkelfolie als substraat, en koolstofatomen worden vanaf de achterkant van de nikkelfolie gevoed via een “isotherm oplossings-diffusie-depositieproces”. In plaats van een gasvormige kartonnen bron te gebruiken, kozen ze voor een vast koolstofmateriaal om de groei van grafiet te vergemakkelijken. Deze nieuwe strategie maakt het mogelijk om in enkele dagen éénkristallijne grafietfilms te produceren met een dikte van ongeveer 1 inch en 35 micron, oftewel meer dan 100.000 grafeenlagen. Vergeleken met alle beschikbare grafietmonsters heeft éénkristalgrafiet een thermische geleidbaarheid van ~2880 W m-1K-1, een onbeduidend gehalte aan onzuiverheden en een minimale afstand tussen de lagen. (1) Succesvolle synthese van eenkristalnikkelfilms van grote omvang als ultravlakke substraten vermijdt verstoring van synthetisch grafiet; (2) 100.000 lagen grafeen worden isotherm gegroeid in ongeveer 100 uur, zodat elke laag grafeen wordt gesynthetiseerd in dezelfde chemische omgeving en temperatuur, wat de uniforme kwaliteit van grafiet garandeert; (3) De continue toevoer van koolstof via de achterkant van de nikkelfolie zorgt ervoor dat de lagen grafeen continu in een zeer hoog tempo kunnen groeien, ongeveer één laag per vijf seconden.
Posttijd: 09-nov-2022