Nuevo estudio presenta las mejores películas de grafito: el trabajo del distinguido profesor Feng Ding en UNIST se ha publicado en la edición de octubre de 2022 de Nature Nanotechnology

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Distinguido profesor Feng Ding en UNIST

CRÉDITO
Hong Beom Ahn

Abstracto:
El grafito de alta calidad tiene una excelente resistencia mecánica, estabilidad térmica, alta flexibilidad y conductividades térmicas y eléctricas en el plano muy altas y, por lo tanto, es uno de los materiales avanzados más importantes para muchas aplicaciones, como ser utilizado como conductor térmico ligero de células. Los telefonos. Por ejemplo, un tipo específico de grafito, el grafito pirolítico altamente ordenado (HOPG), es uno de los laboratorios más utilizados. materiales Estas excelentes propiedades se originan en la estructura en capas del grafito, donde la fuerte unión covalente entre los átomos de carbono en una capa de grafeno contribuye a las excelentes propiedades mecánicas, las conductividades térmica y eléctrica y la muy débil interacción entre las capas de grafeno conduce a la gran flexibilidad del grafito.

Un nuevo estudio presenta las mejores películas de grafito: el trabajo del distinguido profesor Feng Ding de la UNIST se publicó en la edición de octubre de 2022 de Nature Nanotechnology

Ulsan, Corea | Publicado el 4 de noviembre de 2022

Aunque el grafito se ha descubierto en la naturaleza durante más de 1000 años y su síntesis artificial se ha explorado durante más de 100 años, la calidad de las muestras de grafito, ya sean naturales o sintetizadas, está lejos de ser la ideal. Por ejemplo, el tamaño de los dominios de grafito monocristalino más grandes en los materiales grafíticos es generalmente inferior a 1 mm, lo que contrasta fuertemente con el tamaño de muchos cristales, como el tamaño del cristal único de cuarzo y los cristales únicos de silicio pueden alcanzar la escala de un metro. El tamaño muy pequeño del grafito monocristalino se debe a la débil interacción entre las capas de grafito, donde es difícil mantener la planitud de una capa de grafeno durante el proceso de crecimiento y, por lo tanto, un grafito se puede romper fácilmente en unos pocos cristales individuales con bordes de grano desordenados (Ver Figura 1).

Para resolver el problema crítico, el Profesor Distinguido del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) y sus colaboradores, el Profesor Kaihui Liu, el Profesor Enge Wang de la Universidad de Pekín, y otros, propusieron una estrategia para sintetizar películas de grafito monocristalino de órdenes de magnitud. grande, hasta escala de pulgadas. En su enfoque, se utilizan láminas de Ni monocristalino como sustrato y se suministran átomos de carbono desde la parte posterior de las láminas de Ni a través de un "proceso isotérmico de disolución-difusión-precipitación" (consulte la Figura 2). En lugar de utilizar una fuente de cartón en fase gaseosa, eligen materiales de carbono sólido para alimentar el crecimiento de grafito. Esta nueva estrategia permite películas de grafito monocristalino de ~ 1 pulgada de 35 μm de espesor, o más de 100,000 capas de grafeno, en unos pocos días. El grafito monocristalino tiene una conductividad térmica registrada de ~2,880 Wm-1K-1, contenidos de impurezas insignificantes y distancias de capa más pequeñas en comparación con todas las muestras de grafito disponibles.

“Este éxito realmente se basa en algunos aspectos críticos del diseño experimental: (1) la síntesis exitosa de películas de Ni monocristalino de gran tamaño sirve como un sustrato ultraplano y, por lo tanto, se pueden evitar los trastornos en el grafito sintetizado; (2) el crecimiento isotérmico de 100,000 100 capas de grafeno durante ~ 3 horas permite que cada capa de grafeno se sintetice exactamente en el mismo entorno químico y temperatura, lo que garantiza la uniformidad de la calidad del grafito; (XNUMX) la alimentación continua de carbono a través de la parte posterior de la lámina de Ni permite el crecimiento contiguo de las capas de grafeno a una tasa de crecimiento muy grande, ~ una capa cada cinco segundos”, explicó el profesor Ding.

Los hallazgos de esta investigación se publicaron en la edición de octubre de 2022 de Nature Nanotechnology. Este estudio ha contado con la participación conjunta del profesor Kaihui Liu y el profesor Enge Wang de la Universidad de Pekín.

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Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST)
Oficina: + 82-52-217-1223

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