高品質のグラファイトは、優れた機械的強度、熱安定性、高い柔軟性、および非常に高い面内熱伝導率と電気伝導率を備えており、電話機のバッテリーとして使用される光熱伝導体などの多くの用途にとって最も重要な先端材料の 1 つとなっています。たとえば、特別なタイプのグラファイトである高度に規則化された熱分解グラファイト (HOPG) は、研究室で最も一般的に使用されるグラファイトの 1 つです。材料。これらの優れた特性はグラファイトの層状構造によるもので、グラフェン層内の炭素原子間の強力な共有結合が優れた機械的特性、熱伝導性、電気伝導性に貢献し、グラフェン層間の相互作用はほとんどありません。このアクションにより、高い柔軟性が得られます。黒鉛。グラファイトは 1000 年以上前に自然界で発見され、その人工合成は 100 年以上研究されてきましたが、天然および合成の両方のグラファイト サンプルの品質は理想からは程遠いです。例えば、グラファイト材料中の最大の単結晶グラファイトドメインのサイズは、典型的には１ｍｍ未満であり、これは、石英単結晶やシリコン単結晶などの多くの結晶のサイズとは全く対照的である。大きさはメートルスケールに達することもあります。単結晶グラファイトのサイズが非常に小さいのは、グラファイト層間の相互作用が弱いためであり、成長中にグラフェン層の平坦性を維持することが難しいため、グラファイトは容易に破壊されていくつかの無秩序な単結晶粒界に分かれます。 。この重要な問題を解決するために、蔚山科学技術研究院（UNIST）の名誉教授とその共同研究者である北京大学の劉開輝教授、王恩歌教授らが、桁違いの薄い物質を合成する戦略を提案した。グラファイト単結晶。インチスケールまでのフィルム。彼らの方法では、単結晶ニッケル箔を基板として使用し、「等温溶解拡散堆積プロセス」を通じてニッケル箔の裏側から炭素原子を供給します。ガス状のボール紙ソースを使用する代わりに、黒鉛の成長を促進する固体炭素材料を選択しました。この新しい戦略により、厚さ約 1 インチ、35 ミクロンの単結晶グラファイト フィルム、つまり 100,000 層以上のグラフェン層を数日で製造することが可能になります。入手可能なすべてのグラファイト サンプルと比較して、単結晶グラファイトの熱伝導率は約 2880 W m-1K-1、不純物の含有量はわずかで、層間の距離は最小です。 （１）超平坦な基板として、人造黒鉛の無秩序化を回避して、大きなサイズの単結晶ニッケル膜の合成に成功した。 (2) 100,000 層のグラフェンが約 100 時間で等温成長するため、グラフェンの各層は同じ化学環境と温度で合成され、グラファイトの品質が均一になります。 (3) ニッケル箔の裏側から炭素を継続的に供給することで、グラフェンの層が非常に高い速度で、約 5 秒ごとに 1 層ずつ成長し続けることができます。」
投稿時間: 2022 年 11 月 9 日