Hochwertiger Graphit verfügt über eine hervorragende mechanische Festigkeit, thermische Stabilität, hohe Flexibilität und eine sehr hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit in der Ebene, was ihn zu einem der wichtigsten fortschrittlichen Materialien für viele Anwendungen macht, beispielsweise für photothermische Leiter, die als Batterien in Telefonen verwendet werden. Beispielsweise ist eine spezielle Art von Graphit, der hochgeordnete pyrolytische Graphit (HOPG), einer der am häufigsten in Laboren verwendeten. Material. Diese hervorragenden Eigenschaften sind auf die Schichtstruktur von Graphit zurückzuführen, bei der starke kovalente Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen in den Graphenschichten zu hervorragenden mechanischen Eigenschaften sowie thermischer und elektrischer Leitfähigkeit beitragen, während die Wechselwirkung zwischen den Graphenschichten sehr gering ist. Durch die Aktion ergibt sich ein hohes Maß an Flexibilität. Graphit. Obwohl Graphit seit mehr als 1000 Jahren in der Natur entdeckt und seine künstliche Synthese seit mehr als 100 Jahren untersucht wird, ist die Qualität natürlicher und synthetischer Graphitproben alles andere als ideal. Beispielsweise beträgt die Größe der größten einkristallinen Graphitdomänen in Graphitmaterialien typischerweise weniger als 1 mm, was in starkem Kontrast zur Größe vieler Kristalle wie Quarz-Einkristalle und Silizium-Einkristalle steht. Die Größe kann die Größenordnung eines Meters erreichen. Die sehr geringe Größe von einkristallinem Graphit ist auf die schwache Wechselwirkung zwischen den Graphitschichten zurückzuführen, und die Ebenheit der Graphenschicht ist während des Wachstums schwer aufrechtzuerhalten, sodass Graphit leicht in mehrere ungeordnete einkristalline Korngrenzen zerfällt. . Um dieses Schlüsselproblem zu lösen, haben der emeritierte Professor des Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) und seine Mitarbeiter Prof. Liu Kaihui, Prof. Wang Enge von der Universität Peking und andere eine Strategie zur Synthese dünner Größenordnungen vorgeschlagen Graphit-Einkristalle. Film, bis hin zur Zollskala. Ihre Methode verwendet eine einkristalline Nickelfolie als Substrat, und Kohlenstoffatome werden durch einen „isothermen Auflösungs-Diffusions-Abscheidungsprozess“ von der Rückseite der Nickelfolie zugeführt. Anstatt eine gasförmige Kartonquelle zu verwenden, entschieden sie sich für ein festes Kohlenstoffmaterial, um das Graphitwachstum zu erleichtern. Diese neue Strategie ermöglicht es, einkristalline Graphitfilme mit einer Dicke von etwa 1 Zoll und 35 Mikrometern oder mehr als 100.000 Graphenschichten in wenigen Tagen herzustellen. Im Vergleich zu allen verfügbaren Graphitproben weist einkristalliner Graphit eine Wärmeleitfähigkeit von ~2880 W m-1K-1, einen unbedeutenden Gehalt an Verunreinigungen und einen Mindestabstand zwischen den Schichten auf. (1) Die erfolgreiche Synthese von einkristallinen Nickelfilmen großer Größe als ultraflache Substrate vermeidet die Fehlordnung von synthetischem Graphit; (2) 100.000 Graphenschichten werden in etwa 100 Stunden isotherm gezüchtet, sodass jede Graphenschicht in der gleichen chemischen Umgebung und Temperatur synthetisiert wird, was die gleichmäßige Qualität von Graphit gewährleistet; (3) Die kontinuierliche Zufuhr von Kohlenstoff durch die Rückseite der Nickelfolie ermöglicht ein kontinuierliches Wachstum der Graphenschichten mit sehr hoher Geschwindigkeit, etwa alle fünf Sekunden eine Schicht.“
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 09.11.2022