പുതിയ ഗവേഷണം മികച്ച ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകൾ വെളിപ്പെടുത്തുന്നു

ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റിന് മികച്ച മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി, താപ സ്ഥിരത, ഉയർന്ന ഫ്ലെക്സിബിലിറ്റി, വളരെ ഉയർന്ന ഇൻ-പ്ലെയ്ൻ താപ, വൈദ്യുത ചാലകത എന്നിവയുണ്ട്, ടെലിഫോണുകളിൽ ബാറ്ററികളായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫോട്ടോതെർമൽ കണ്ടക്ടറുകൾ പോലുള്ള നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട നൂതന വസ്തുക്കളിൽ ഒന്നായി ഇത് മാറുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു പ്രത്യേക തരം ഗ്രാഫൈറ്റ്, ഉയർന്ന ഓർഡർ ചെയ്ത പൈറോലൈറ്റിക് ഗ്രാഫൈറ്റ് (HOPG), ലബോറട്ടറികളിൽ ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒന്നാണ്. മെറ്റീരിയൽ. ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ ലേയേർഡ് ഘടനയാണ് ഈ മികച്ച ഗുണങ്ങൾക്ക് കാരണം, ഗ്രാഫൈൻ പാളികളിലെ കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ശക്തമായ കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടുകൾ മികച്ച മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾക്കും താപ, വൈദ്യുത ചാലകതയ്ക്കും കാരണമാകുന്നു, അതേസമയം ഗ്രാഫീൻ പാളികൾ തമ്മിലുള്ള വളരെ കുറച്ച് പ്രതിപ്രവർത്തനം. പ്രവർത്തനം ഉയർന്ന അളവിലുള്ള വഴക്കത്തിന് കാരണമാകുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ്. 1000 വർഷത്തിലേറെയായി ഗ്രാഫൈറ്റ് പ്രകൃതിയിൽ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും അതിൻ്റെ കൃത്രിമ സമന്വയം 100 വർഷത്തിലേറെയായി പഠിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, പ്രകൃതിദത്തവും കൃത്രിമവുമായ ഗ്രാഫൈറ്റ് സാമ്പിളുകളുടെ ഗുണനിലവാരം അനുയോജ്യമല്ല. ഉദാഹരണത്തിന്, ഗ്രാഫൈറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളിലെ ഏറ്റവും വലിയ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഡൊമെയ്‌നുകളുടെ വലുപ്പം സാധാരണയായി 1 മില്ലീമീറ്ററിൽ കുറവാണ്, ഇത് ക്വാർട്‌സ് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ, സിലിക്കൺ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ എന്നിങ്ങനെയുള്ള പല പരലുകളുടെയും വലുപ്പത്തിൽ നിന്ന് തികച്ചും വ്യത്യസ്തമാണ്. വലിപ്പം ഒരു മീറ്ററിൻ്റെ സ്കെയിലിൽ എത്താം. ഗ്രാഫൈറ്റ് പാളികൾ തമ്മിലുള്ള ദുർബലമായ പ്രതിപ്രവർത്തനം മൂലമാണ് സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ വളരെ ചെറിയ വലിപ്പം, വളർച്ചയുടെ സമയത്ത് ഗ്രാഫൈൻ പാളിയുടെ പരന്നത നിലനിർത്താൻ പ്രയാസമാണ്, അതിനാൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് എളുപ്പത്തിൽ ക്രമരഹിതമായ നിരവധി സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ ധാന്യ അതിരുകളായി വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു. . ഈ പ്രധാന പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിന്, ഉൽസാൻ നാഷണൽ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജിയിലെ (UNIST) പ്രൊഫസർ എമറിറ്റസും അദ്ദേഹത്തിൻ്റെ സഹകാരികളായ പ്രൊഫ. ലിയു കൈഹുയി, പീക്കിംഗ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ പ്രൊഫ. വാങ് എങ്കേ എന്നിവരും മറ്റുള്ളവരും നേർത്ത ക്രമം-ഓഫ്-മാഗ്നിറ്റ്യൂഡ് സമന്വയിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു തന്ത്രം നിർദ്ദേശിച്ചു. ഗ്രാഫൈറ്റ് ഒറ്റ പരലുകൾ. ഫിലിം, ഇഞ്ച് സ്കെയിൽ വരെ. അവരുടെ രീതി ഒരു അടിവസ്ത്രമായി ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ നിക്കൽ ഫോയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ നിക്കൽ ഫോയിലിൻ്റെ പിൻഭാഗത്ത് നിന്ന് "ഐസോതെർമൽ ഡിസൊല്യൂഷൻ-ഡിഫ്യൂഷൻ-ഡിപോസിഷൻ പ്രോസസ്" വഴി നൽകുന്നു. ഒരു വാതക കാർഡ്ബോർഡ് ഉറവിടം ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുപകരം, ഗ്രാഫൈറ്റ് വളർച്ച സുഗമമാക്കുന്നതിന് അവർ സോളിഡ് കാർബൺ മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുത്തു. ഈ പുതിയ തന്ത്രം 1 ഇഞ്ചും 35 മൈക്രോണും കട്ടിയുള്ള സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫിലിമുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഏതാനും ദിവസങ്ങൾക്കുള്ളിൽ 100,000 ഗ്രാഫീൻ പാളികൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു. ലഭ്യമായ എല്ലാ ഗ്രാഫൈറ്റ് സാമ്പിളുകളുമായും താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രാഫൈറ്റിന് ~2880 W m-1K-1 എന്ന താപ ചാലകതയുണ്ട്, മാലിന്യങ്ങളുടെ അപ്രധാനമായ ഉള്ളടക്കം, പാളികൾ തമ്മിലുള്ള ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ദൂരം. (1) അൾട്രാ ഫ്ലാറ്റ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളായി വലിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ നിക്കൽ ഫിലിമുകളുടെ വിജയകരമായ സിന്തസിസ് സിന്തറ്റിക് ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ ക്രമക്കേട് ഒഴിവാക്കുന്നു; (2) ഗ്രാഫൈൻ്റെ 100,000 പാളികൾ ഏകദേശം 100 മണിക്കൂറിനുള്ളിൽ ഐസോതെർമൽ ആയി വളരുന്നു, അങ്ങനെ ഗ്രാഫൈൻ്റെ ഓരോ പാളിയും ഒരേ രാസ പരിതസ്ഥിതിയിലും താപനിലയിലും സമന്വയിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ ഏകീകൃത ഗുണനിലവാരം ഉറപ്പാക്കുന്നു; (3) നിക്കൽ ഫോയിലിൻ്റെ മറുവശത്തുകൂടിയുള്ള കാർബണിൻ്റെ തുടർച്ചയായ വിതരണം ഗ്രാഫീൻ്റെ പാളികൾ വളരെ ഉയർന്ന നിരക്കിൽ തുടർച്ചയായി വളരാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഏകദേശം ഓരോ അഞ്ച് സെക്കൻഡിലും ഒരു പാളി.