Une nouvelle étude présente les meilleurs films de graphite

Le graphite de haute qualité est très résistant mécaniquement, thermiquement stable, flexible et très riche en énergie aéronautique et électrique, et par conséquent, l’un des plus importants pour de nombreuses applications, telles que son utilisation comme support thermique de cellule légère. fil (s. Par exemple, un type spécial de graphite, le graphite pyrolytique hautement ordonné (HOPG), est l’un des matériaux de laboratoire les plus largement utilisés. Ces excellentes propriétés proviennent de la structure en couches du graphite, où la liaison covalente forte entre le carbone les atomes dans une couche de graphène contribuent à d’excellentes propriétés mécaniques, thermiques et électriques et la faible interaction entre les couches de graphène conduit à la simplicité du graphique.

Bien que le graphite soit présent dans la nature depuis plus de 1000 ans et synthétisé artificiellement depuis plus de 100 ans, la qualité des échantillons de graphite, qu’ils soient naturels ou synthétiques, est loin d’être bonne. Étant donné que les plus grands domaines de graphite monocristallin dans les matériaux en graphite ont une taille inférieure à 1 mm, la différence de taille varie avec la taille de nombreux cristaux, comme la taille du film de quartz. un avec un seul sable cristallin atteignant l’échelle d’un mètre . La finesse du graphite monocristallin est due à la faible interaction entre les couches de graphite, il est difficile de maintenir la planéité de la couche de graphène pendant la croissance, de sorte que le graphite est facilement séparé en certains monocristaux et joints de grains. .

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Pour résoudre le gros problème, le professeur émérite de l’Institut national des sciences et technologies d’Ulsan (UNIST) et ses collègues, le professeur Kaihui Liu, le professeur Enge Wang de l’Université de Pékin et d’autres ont proposé une stratégie pour synthétiser des ordres de grandeur de films de graphite monocristallin. grand, même la taille d’un pouce. Dans leur approche, des feuilles de Ni monocristallin sont utilisées comme substrat et des atomes de caron sont libérés de la face arrière des feuilles de Ni par une “réaction de transition d’émission thermique”. Au lieu d’utiliser une source de carbone en phase aérienne, ils ont choisi des matériaux en carbone solide pour développer l’usine de graphite. Avec cette nouvelle stratégie, il est possible d’obtenir des films de graphite monocristallin d’environ 1 pouce et 35 μm d’épaisseur, soit plus de 100 000 couches de graphène, en quelques jours. Le graphite monocristallin a une conductivité thermique record d’environ 2880 Wm-1K-1, n’a aucune teneur en impuretés et les plus petites couches d’échantillons de graphite disponibles.

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“Ce succès est lié à plusieurs problèmes importants dans la conception expérimentale :

(1) La synthèse réussie de films de cristal de Ni haute densité en tant que dispositifs ultra-plats, évitant ainsi les pertes de graphite synthétisé ;

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(2) la croissance aérobie de 100 000 couches de graphène sur environ 100 heures permet à chaque couche de graphène d’être synthétisée dans le même environnement chimique et à la même température, garantissant ainsi une qualité de graphène uniforme ;

(3) le dépôt continu de carbone sur la face arrière de la feuille de Ni permet une croissance proche des couches de graphène à un taux de croissance élevé, ~ une couche toutes les cinq secondes », a expliqué le professeur. Ding.

Les résultats de cette étude ont été publiés dans le numéro d’octobre 2022 de Nature Nanotechnology. Cette recherche a été menée conjointement par le professeur Kaihui Liu et le professeur Enge Wang de l’Université de Pékin.

Source d’information:

Matériel fourni par Institut national des sciences et technologies d’Ulsan (UNIST). Écrit par Joo Hyeon Heo. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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