नए शोध से बेहतर ग्रेफाइट फिल्मों का पता चलता है

उच्च गुणवत्ता वाले ग्रेफाइट में उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ति, थर्मल स्थिरता, उच्च लचीलापन और बहुत उच्च इन-प्लेन थर्मल और विद्युत चालकता होती है, जो इसे टेलीफोन में बैटरी के रूप में उपयोग किए जाने वाले फोटोथर्मल कंडक्टर जैसे कई अनुप्रयोगों के लिए सबसे महत्वपूर्ण उन्नत सामग्रियों में से एक बनाती है। उदाहरण के लिए, एक विशेष प्रकार का ग्रेफाइट, अत्यधिक ऑर्डर वाला पायरोलाइटिक ग्रेफाइट (HOPG), प्रयोगशालाओं में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला है। सामग्री। ये उत्कृष्ट गुण ग्रेफाइट की स्तरित संरचना के कारण हैं, जहां ग्राफीन परतों में कार्बन परमाणुओं के बीच मजबूत सहसंयोजक बंधन उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों, थर्मल और विद्युत चालकता में योगदान करते हैं, जबकि ग्राफीन परतों के बीच बहुत कम बातचीत होती है। कार्रवाई के परिणामस्वरूप उच्च स्तर का लचीलापन आता है। ग्रेफाइट. हालाँकि प्रकृति में ग्रेफाइट की खोज 1000 से अधिक वर्षों से की जा रही है और इसके कृत्रिम संश्लेषण का अध्ययन 100 से अधिक वर्षों से किया जा रहा है, प्राकृतिक और सिंथेटिक दोनों तरह के ग्रेफाइट नमूनों की गुणवत्ता आदर्श से बहुत दूर है। उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट सामग्री में सबसे बड़े एकल क्रिस्टल ग्रेफाइट डोमेन का आकार आम तौर पर 1 मिमी से कम होता है, जो क्वार्ट्ज एकल क्रिस्टल और सिलिकॉन एकल क्रिस्टल जैसे कई क्रिस्टल के आकार के बिल्कुल विपरीत है। आकार एक मीटर के पैमाने तक पहुंच सकता है। एकल-क्रिस्टल ग्रेफाइट का बहुत छोटा आकार ग्रेफाइट परतों के बीच कमजोर अंतःक्रिया के कारण होता है, और विकास के दौरान ग्राफीन परत की समतलता को बनाए रखना मुश्किल होता है, इसलिए ग्रेफाइट आसानी से अव्यवस्था में कई एकल-क्रिस्टल अनाज सीमाओं में टूट जाता है। . इस प्रमुख समस्या को हल करने के लिए, उल्सान नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (यूएनआईएसटी) के प्रोफेसर एमेरिटस और उनके सहयोगी प्रोफेसर लियू काइहुई, पेकिंग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर वांग एंगे और अन्य ने परिमाण के पतले क्रम को संश्लेषित करने के लिए एक रणनीति प्रस्तावित की है। ग्रेफाइट एकल क्रिस्टल। फिल्म, इंच पैमाने तक नीचे। उनकी विधि एक सब्सट्रेट के रूप में एकल-क्रिस्टल निकल फ़ॉइल का उपयोग करती है, और कार्बन परमाणुओं को निकल फ़ॉइल के पीछे से "इज़ोथर्मल विघटन-प्रसार-जमाव प्रक्रिया" के माध्यम से खिलाया जाता है। ग्रेफाइट के विकास को सुविधाजनक बनाने के लिए गैसीय कार्डबोर्ड स्रोत का उपयोग करने के बजाय, उन्होंने ठोस कार्बन सामग्री का विकल्प चुना। यह नई रणनीति कुछ ही दिनों में लगभग 1 इंच और 35 माइक्रोन या 100,000 से अधिक ग्राफीन परतों की मोटाई वाली एकल-क्रिस्टल ग्रेफाइट फिल्में बनाना संभव बनाती है। सभी उपलब्ध ग्रेफाइट नमूनों की तुलना में, सिंगल-क्रिस्टल ग्रेफाइट में ~2880 W m-1K-1 की तापीय चालकता, अशुद्धियों की एक नगण्य सामग्री और परतों के बीच न्यूनतम दूरी होती है। (1) अल्ट्रा-फ्लैट सब्सट्रेट्स के रूप में बड़े आकार की एकल-क्रिस्टल निकल फिल्मों का सफल संश्लेषण सिंथेटिक ग्रेफाइट के विकार से बचाता है; (2) ग्राफीन की 100,000 परतें लगभग 100 घंटों में समतापीय रूप से उगाई जाती हैं, ताकि ग्राफीन की प्रत्येक परत एक ही रासायनिक वातावरण और तापमान में संश्लेषित हो, जो ग्रेफाइट की एक समान गुणवत्ता सुनिश्चित करती है; (3) निकेल फ़ॉइल के पिछले हिस्से के माध्यम से कार्बन की निरंतर आपूर्ति ग्राफीन की परतों को बहुत तेज़ दर से लगातार बढ़ने की अनुमति देती है, लगभग हर पाँच सेकंड में एक परत।