Նոր հետազոտությունը բացահայտում է ավելի լավ գրաֆիտային ֆիլմեր

Բարձրորակ գրաֆիտն ունի գերազանց մեխանիկական ուժ, ջերմային կայունություն, բարձր ճկունություն և շատ բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն, ինչը այն դարձնում է ամենակարևոր առաջադեմ նյութերից մեկը բազմաթիվ ծրագրերի համար, ինչպիսիք են ֆոտոջերմային հաղորդիչները, որոնք օգտագործվում են որպես հեռախոսների մարտկոցներ: Օրինակ, գրաֆիտի հատուկ տեսակը՝ բարձր պատվիրված պիրոլիտիկ գրաֆիտը (HOPG), լաբորատորիաներում ամենատարածվածներից է։ Նյութ. Այս հիանալի հատկությունները պայմանավորված են գրաֆիտի շերտավոր կառուցվածքով, որտեղ գրաֆենի շերտերի ածխածնի ատոմների միջև ամուր կովալենտային կապերը նպաստում են գերազանց մեխանիկական հատկություններին, ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությանը, մինչդեռ գրաֆենի շերտերի միջև շատ քիչ փոխազդեցություն: Գործողությունը հանգեցնում է ճկունության բարձր աստիճանի: գրաֆիտ. Չնայած գրաֆիտը բնության մեջ հայտնաբերվել է ավելի քան 1000 տարի, և դրա արհեստական ​​սինթեզը ուսումնասիրվել է ավելի քան 100 տարի, գրաֆիտի նմուշների որակը, բնական և սինթետիկ, հեռու է իդեալական լինելուց: Օրինակ, գրաֆիտային նյութերում ամենամեծ մեկ բյուրեղյա գրաֆիտային տիրույթների չափը սովորաբար 1 մմ-ից պակաս է, ինչը կտրուկ հակասում է բազմաթիվ բյուրեղների չափերին, ինչպիսիք են քվարցային միաբյուրեղները և սիլիցիումի միաբյուրեղները: Չափը կարող է հասնել մեկ մետրի սանդղակի։ Մեկ բյուրեղյա գրաֆիտի շատ փոքր չափը պայմանավորված է գրաֆիտի շերտերի միջև թույլ փոխազդեցությամբ, և գրաֆենի շերտի հարթությունը դժվար է պահպանել աճի ընթացքում, ուստի գրաֆիտը հեշտությամբ բաժանվում է միաբյուրեղյա հատիկի մի քանի սահմանների՝ անկարգության դեպքում: . Այս հիմնական խնդիրը լուծելու համար Ուլսանի Գիտության և տեխնոլոգիաների ազգային ինստիտուտի պատվավոր պրոֆեսոր (UNIST) և նրա գործընկերներ, պրոֆ. Լյու Կայհուին, Պեկինի համալսարանի պրոֆ. Վանգ Էնգեն և այլք առաջարկել են բարակ կարգի սինթեզման ռազմավարություն: գրաֆիտի միաբյուրեղներ. ֆիլմ, մինչև դյույմ մասշտաբով: Նրանց մեթոդը որպես հիմք օգտագործում է մեկ բյուրեղյա նիկելի փայլաթիթեղ, և ածխածնի ատոմները սնվում են նիկելի փայլաթիթեղի հետևից «իզոթերմային տարրալուծում-դիֆուզիոն-տեղադրման գործընթացի» միջոցով։ Գազային ստվարաթղթե աղբյուր օգտագործելու փոխարեն նրանք ընտրեցին պինդ ածխածնային նյութ՝ գրաֆիտի աճը հեշտացնելու համար: Այս նոր ռազմավարությունը հնարավորություն է տալիս մի քանի օրվա ընթացքում արտադրել մեկ բյուրեղյա գրաֆիտային թաղանթներ՝ մոտ 1 դյույմ և 35 մկմ հաստությամբ կամ ավելի քան 100,000 գրաֆենի շերտ: Գրաֆիտի բոլոր առկա նմուշների համեմատ, մեկ բյուրեղյա գրաֆիտն ունի ~2880 W m-1K-1 ջերմային հաղորդունակություն, կեղտերի աննշան պարունակություն և շերտերի միջև նվազագույն հեռավորություն: (1) Մեծ չափերի միաբյուրեղ նիկելային թաղանթների հաջող սինթեզը որպես ծայրահեղ հարթ ենթաշերտեր՝ խուսափում է սինթետիկ գրաֆիտի խանգարումից. (2) Գրաֆենի 100,000 շերտ իզոթերմորեն աճեցվում է մոտ 100 ժամում, այնպես որ գրաֆենի յուրաքանչյուր շերտ սինթեզվում է նույն քիմիական միջավայրում և ջերմաստիճանում, որն ապահովում է գրաֆիտի միատեսակ որակը. (3) Նիկելի փայլաթիթեղի հակառակ կողմով ածխածնի շարունակական մատակարարումը թույլ է տալիս գրաֆենի շերտերին շարունակաբար աճել շատ բարձր արագությամբ՝ մոտավորապես մեկ շերտ յուրաքանչյուր հինգ վայրկյանում։