بحث جديد يكشف عن أفلام جرافيت أفضل

يتمتع الجرافيت عالي الجودة بقوة ميكانيكية ممتازة وثبات حراري ومرونة عالية وموصلية حرارية وكهربائية عالية جدًا داخل الطائرة، مما يجعله أحد أهم المواد المتقدمة للعديد من التطبيقات مثل الموصلات الحرارية الضوئية المستخدمة كبطاريات في الهواتف. على سبيل المثال، هناك نوع خاص من الجرافيت، وهو الجرافيت الحراري عالي الترتيب (HOPG)، وهو أحد أكثر الأنواع استخدامًا في المختبرات. مادة. ترجع هذه الخصائص الممتازة إلى البنية الطبقية للجرافيت، حيث تساهم الروابط التساهمية القوية بين ذرات الكربون في طبقات الجرافين في خواص ميكانيكية ممتازة، والتوصيل الحراري والكهربائي، في حين أن التفاعل قليل جدًا بين طبقات الجرافين. يؤدي الإجراء إلى درجة عالية من المرونة. الجرافيت. على الرغم من اكتشاف الجرافيت في الطبيعة منذ أكثر من 1000 عام وتمت دراسة تركيبه الاصطناعي لأكثر من 100 عام، إلا أن جودة عينات الجرافيت، سواء الطبيعية أو الاصطناعية، بعيدة عن المثالية. على سبيل المثال، حجم أكبر مجالات الجرافيت البلورية المفردة في مواد الجرافيت عادة ما يكون أقل من 1 مم، وهو ما يتناقض بشكل صارخ مع حجم العديد من البلورات مثل بلورات الكوارتز المفردة وبلورات السيليكون المفردة. يمكن أن يصل الحجم إلى مقياس المتر. يرجع الحجم الصغير جدًا للجرافيت أحادي البلورة إلى التفاعل الضعيف بين طبقات الجرافيت، ومن الصعب الحفاظ على تسطيح طبقة الجرافيت أثناء النمو، لذلك يتم تقسيم الجرافيت بسهولة إلى عدة حدود حبيبية أحادية البلورة في حالة اضطراب. . لحل هذه المشكلة الرئيسية، اقترح البروفيسور الفخري من معهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا (UNIST) ومعاونيه البروفيسور ليو كاي هوي، والبروفيسور وانغ إنج من جامعة بكين، وآخرون استراتيجية لتجميع ترتيب رفيع من حيث الحجم بلورات الجرافيت واحدة. الفيلم، وصولا إلى مقياس بوصة. تستخدم طريقتهم رقائق النيكل أحادية البلورة كركيزة، ويتم تغذية ذرات الكربون من الجزء الخلفي من رقائق النيكل من خلال "عملية ترسيب الذوبان والانتشار متساوي الحرارة". وبدلاً من استخدام مصدر من الورق المقوى الغازي، اختاروا مادة كربونية صلبة لتسهيل نمو الجرافيت. تتيح هذه الإستراتيجية الجديدة إنتاج أفلام جرافيت أحادية البلورة بسماكة حوالي 1 بوصة و35 ميكرون، أو أكثر من 100000 طبقة جرافين في غضون أيام قليلة. بالمقارنة مع جميع عينات الجرافيت المتاحة، يتمتع الجرافيت أحادي البلورة بموصلية حرارية تبلغ ~ 2880 وات للمتر المربع الواحد، ومحتوى ضئيل من الشوائب، والحد الأدنى للمسافة بين الطبقات. (1) التوليف الناجح لأفلام النيكل أحادية البلورة ذات الحجم الكبير حيث تتجنب الركائز المسطحة للغاية اضطراب الجرافيت الاصطناعي؛ (2) تتم زراعة 100000 طبقة من الجرافين بشكل متساوي الحرارة في حوالي 100 ساعة، بحيث يتم تصنيع كل طبقة من الجرافين في نفس البيئة الكيميائية ودرجة الحرارة، مما يضمن جودة موحدة للجرافيت؛ (3) يسمح الإمداد المستمر بالكربون من خلال الجانب الخلفي من رقائق النيكل لطبقات الجرافين بالنمو المستمر بمعدل مرتفع جدًا، تقريبًا طبقة واحدة كل خمس ثوانٍ.