Than chì chất lượng cao có độ bền cơ học tuyệt vời, độ ổn định nhiệt, tính linh hoạt cao và độ dẫn nhiệt và điện trong mặt phẳng rất cao, khiến nó trở thành một trong những vật liệu tiên tiến quan trọng nhất cho nhiều ứng dụng như chất dẫn quang nhiệt được sử dụng làm pin trong điện thoại. Ví dụ, một loại than chì đặc biệt, than chì nhiệt phân có trật tự cao (HOPG), là một trong những loại được sử dụng phổ biến nhất trong phòng thí nghiệm. Vật liệu. Những đặc tính tuyệt vời này là do cấu trúc phân lớp của than chì, trong đó liên kết cộng hóa trị mạnh giữa các nguyên tử cacbon trong các lớp graphene góp phần tạo ra các tính chất cơ học, tính dẫn nhiệt và điện tuyệt vời, trong khi có rất ít tương tác giữa các lớp graphene. Hành động mang lại mức độ linh hoạt cao. than chì. Mặc dù than chì đã được phát hiện trong tự nhiên hơn 1000 năm và quá trình tổng hợp nhân tạo của nó đã được nghiên cứu trong hơn 100 năm, nhưng chất lượng của các mẫu than chì, cả tự nhiên và tổng hợp, vẫn chưa đạt mức lý tưởng. Ví dụ, kích thước của các miền than chì đơn tinh thể lớn nhất trong vật liệu than chì thường nhỏ hơn 1 mm, điều này hoàn toàn trái ngược với kích thước của nhiều tinh thể như đơn tinh thể thạch anh và tinh thể đơn silicon. Kích thước có thể đạt tới quy mô một mét. Kích thước rất nhỏ của than chì đơn tinh thể là do sự tương tác yếu giữa các lớp than chì và độ phẳng của lớp graphene khó duy trì trong quá trình tăng trưởng, do đó than chì dễ bị vỡ thành nhiều ranh giới hạt đơn tinh thể một cách rối loạn. . Để giải quyết vấn đề then chốt này, Giáo sư danh dự của Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Ulsan (UNIST) và các cộng tác viên của ông là Giáo sư Liu Kaihui, Giáo sư Wang Enge của Đại học Bắc Kinh và những người khác đã đề xuất một chiến lược tổng hợp cấp độ mỏng tinh thể đơn than chì. phim, xuống đến thang đo inch. Phương pháp của họ sử dụng lá niken đơn tinh thể làm chất nền và các nguyên tử carbon được cung cấp từ mặt sau của lá niken thông qua “quá trình hòa tan-khuếch tán-lắng đọng đẳng nhiệt”. Thay vì sử dụng nguồn bìa cứng dạng khí, họ đã chọn vật liệu cacbon rắn để tạo điều kiện cho than chì phát triển. Chiến lược mới này giúp có thể sản xuất màng than chì đơn tinh thể có độ dày khoảng 1 inch và 35 micron, hoặc hơn 100.000 lớp graphene trong vài ngày. So với tất cả các mẫu than chì hiện có, than chì đơn tinh thể có độ dẫn nhiệt ~2880 W m-1K-1, hàm lượng tạp chất không đáng kể và khoảng cách tối thiểu giữa các lớp. (1) Tổng hợp thành công màng niken đơn tinh thể có kích thước lớn làm chất nền siêu phẳng tránh làm rối loạn than chì tổng hợp; (2) 100.000 lớp graphene được phát triển đẳng nhiệt trong khoảng 100 giờ, do đó mỗi lớp graphene được tổng hợp trong cùng môi trường hóa học và nhiệt độ, đảm bảo chất lượng đồng đều của than chì; (3) Việc cung cấp carbon liên tục qua mặt sau của lá niken cho phép các lớp graphene liên tục phát triển với tốc độ rất cao, cứ khoảng 5 giây lại có một lớp,”
Thời gian đăng: Nov-09-2022