Une nouvelle étude présente les meilleurs films de graphite

Le graphite de haute qualité a une excellente résistance mécanique, une stabilité thermique, une grande flexibilité et une conductivité thermique et électrique dans le plan très élevée et est donc l’un des matériaux avancés les plus importants pour de nombreuses applications utilisées comme conducteur thermique léger de la cellule. téléphone (p. Par exemple, un certain type 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 il existe une forte liaison covalente entre atomes de carbone Excellentes propriétés mécaniques dans une feuille de graphène, contribue à la 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 plus de 1000 ans et que sa synthèse artificielle soit étudiée depuis plus de 100 ans, la qualité des échantillons de graphite naturel ou synthétisé est loin d’être idéale. La taille des plus grandes zones de graphite monocristallin dans les matériaux en graphite est généralement inférieure à 1 mm, ce qui contraste fortement avec la taille de nombreux cristaux, tels que la taille du monocristal de quartz et la taille du monocristal de silicium, qui peuvent atteindre l’échelle du mètre. La très petite taille du graphite monocristallin est due à la faible interaction entre les couches de graphite, où la planéité d’une couche de graphène est difficile à maintenir pendant le processus de croissance, et donc un graphite peut facilement se diviser en plusieurs monocristaux avec des joints de grains irréguliers . .

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Pour résoudre le problème critique, le professeur Kaihui Liu, professeur émérite de l’Institut national des sciences et technologies d’Ulsan (UNIST), et ses collaborateurs, le professeur Enge Wang de l’Université de Pékin, et d’autres ont proposé une stratégie pour synthétiser des ordres de grandeur du graphite monocristallin. films. grand, jusqu’à l’échelle du pouce. Dans leur approche, des feuilles de Ni monocristallin sont utilisées comme substrat, et les atomes de carbone sont fournis par la face arrière des feuilles de Ni par un « processus de dissolution-diffusion-précipitation isotherme ». Au lieu d’utiliser une source de carton en phase gazeuse, ils choisissent des matériaux en carbone solide pour accélérer la croissance du graphite. Une telle nouvelle stratégie permet 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 enregistrée d’environ 2880 Wm-1K-1, une teneur en impuretés négligeable et les distances de couche les plus petites de tous les échantillons de graphite disponibles.

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“Cette réalisation concerne vraiment quelques problèmes critiques dans la conception expérimentale :

(1) la synthèse réussie de films de Ni monocristallin de grande taille agit comme un substrat ultra-plat de sorte que les défauts dans le graphite synthétisé peuvent être évités ;

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

(3) L’alimentation continue en carbone depuis l’arrière de la feuille de Ni permet aux couches de graphène de se développer de manière contiguë dans une couche toutes les cinq secondes, à un taux de croissance très élevé », a expliqué le professeur Ding.

Les résultats de ces recherches sont 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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