Une nouvelle étude présente les meilleurs films de graphite

Le graphite de la plus haute qualité a la meilleure résistance mécanique, stabilité thermique, flexibilité élevée et conductivité thermique et conductivité électrique élevées et, par conséquent, est l’un des matériaux avancés les plus importants pour de nombreuses applications, telles que l’utilisation comme conductivité thermique légère de la cellule. téléphone (s. Par exemple, un type spécifique de graphite, le graphite pyrolytique hautement ordonné (HOPG), est l’un des matériaux de laboratoire les plus largement utilisés. Ces excellentes propriétés proviennent des couches de graphite, où la forte liaison covalente entre les atomes de carbone dans la couche de graphène contribue aux meilleures propriétés mécaniques, conductivité thermique et électrique et la très faible interaction entre les couches de graphène conduit à la grande flexibilité du graphite.

Bien que le graphite soit découvert dans la nature depuis 1000 ans et que sa production artificielle soit explorée depuis plus de 100 ans, la qualité des échantillons de graphite, qu’ils soient naturels ou synthétiques, n’est pas la meilleure. Comme la taille des plus grands domaines de graphite monocristallin dans les matériaux architecturaux est souvent inférieure à 1 mm, ce qui contraste fortement avec la taille de nombreux cristaux, comme la taille du monocristal de quartz et des monocristaux de silicium qui peuvent atteindre des mètres. La très faible densité du graphite monocristallin est due à la faible interaction entre les couches de graphite, où l’épaisseur de la couche de graphène est difficile à maintenir pendant le processus de croissance et donc le graphite peut facilement se diviser en quelques monocristaux à grains cassés les frontières. .

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Pour résoudre ce problème critique, 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 combiner les ordres de taille des films de graphite monocristallin. . grand, environ la taille d’un pouce. Dans leur méthode, des feuilles de Ni monocristallin sont utilisées comme substrat et des atomes de caron sont préparés à partir du dos des feuilles de Ni par un “processus de diffusion-précipitation isotherme”. Au lieu d’utiliser une source de carton en phase gazeuse, ils ont choisi des matériaux en carbone solide pour faciliter la croissance du graphite. Cette nouvelle technique permet d’obtenir des films de graphite monocristallin jusqu’à 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 enregistrée d’environ 2880 Wm-1K-1, des teneurs en impuretés négligeables et les plus petites distances entre les couches de tous les échantillons de graphite disponibles.

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“Cette réalisation concerne vraiment quelques problèmes clés dans la conception des tests :

(1) La formation réussie de films dans une taille unitaire unique – la fibre agit comme un substrat plat et ainsi des désordres dans le graphite synthétisé peuvent être évités ;

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(2) la croissance isotherme de 100 000 couches de graphène sur environ 100 heures permet à chaque couche de graphène de s’accumuler dans le même environnement chimique et à la même température, assurant ainsi l’uniformité de la qualité du graphite ;

(3) l’apport continu de carbone à travers la face arrière de la colonne Ni permet la croissance régénérative des couches de graphène à un taux de croissance très 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 étude a été menée conjointement par le professeur Kaihui Liu et le professeur Enge Wang de l’Université de Pékin.

Source de l’histoire :

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

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