નવું સંશોધન વધુ સારી ગ્રેફાઇટ ફિલ્મો દર્શાવે છે

ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા ગ્રેફાઇટમાં ઉત્તમ યાંત્રિક શક્તિ, થર્મલ સ્થિરતા, ઉચ્ચ સુગમતા અને ખૂબ જ ઊંચી ઇન-પ્લેન થર્મલ અને વિદ્યુત વાહકતા છે, જે તેને ટેલિફોનમાં બેટરી તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા ફોટોથર્મલ કંડક્ટર જેવી ઘણી એપ્લિકેશનો માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ અદ્યતન સામગ્રીમાંથી એક બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ખાસ પ્રકારનો ગ્રેફાઇટ, હાઇલી ઓર્ડર્ડ પાયરોલિટીક ગ્રેફાઇટ (HOPG), પ્રયોગશાળાઓમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતો એક છે. સામગ્રી. આ ઉત્કૃષ્ટ ગુણધર્મો ગ્રેફાઇટની સ્તરવાળી રચનાને કારણે છે, જ્યાં ગ્રેફિન સ્તરોમાં કાર્બન અણુઓ વચ્ચેના મજબૂત સહસંયોજક બંધનો ઉત્તમ યાંત્રિક ગુણધર્મો, થર્મલ અને વિદ્યુત વાહકતામાં ફાળો આપે છે, જ્યારે ગ્રાફીન સ્તરો વચ્ચે બહુ ઓછી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા થાય છે. ક્રિયા ઉચ્ચ ડિગ્રી સુગમતામાં પરિણમે છે. ગ્રેફાઇટ 1000 થી વધુ વર્ષોથી પ્રકૃતિમાં ગ્રેફાઇટની શોધ કરવામાં આવી હોવા છતાં અને તેના કૃત્રિમ સંશ્લેષણનો 100 થી વધુ વર્ષોથી અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હોવા છતાં, ગ્રેફાઇટ નમૂનાઓની ગુણવત્તા, કુદરતી અને કૃત્રિમ બંને, આદર્શથી દૂર છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રેફાઇટ સામગ્રીમાં સૌથી મોટા સિંગલ ક્રિસ્ટલ ગ્રેફાઇટ ડોમેન્સનું કદ સામાન્ય રીતે 1 mm કરતાં ઓછું હોય છે, જે ક્વાર્ટઝ સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ અને સિલિકોન સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ જેવા ઘણા સ્ફટિકોના કદથી તદ્દન વિપરીત છે. કદ એક મીટરના સ્કેલ સુધી પહોંચી શકે છે. સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ગ્રેફાઇટનું ખૂબ જ નાનું કદ ગ્રેફાઇટ સ્તરો વચ્ચેની નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે છે, અને ગ્રેફાઇન સ્તરની સપાટતા વૃદ્ધિ દરમિયાન જાળવવી મુશ્કેલ છે, તેથી ગ્રેફાઇટ સરળતાથી ડિસઓર્ડરમાં ઘણી સિંગલ-ક્રિસ્ટલ અનાજની સીમાઓમાં તૂટી જાય છે. . આ મુખ્ય સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, ઉલ્સાન નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (UNIST) ના પ્રોફેસર એમેરિટસ અને તેમના સહયોગીઓ પ્રો. લિયુ કેહુઇ, પેકિંગ યુનિવર્સિટીના પ્રો. વાંગ એન્ગે અને અન્યોએ પાતળી ક્રમની તીવ્રતાના સંશ્લેષણ માટે વ્યૂહરચના પ્રસ્તાવિત કરી છે. ગ્રેફાઇટ સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ. ફિલ્મ, ઇંચ સ્કેલ સુધી. તેમની પદ્ધતિ સબસ્ટ્રેટ તરીકે સિંગલ-ક્રિસ્ટલ નિકલ વરખનો ઉપયોગ કરે છે, અને કાર્બન અણુઓને નિકલ ફોઇલની પાછળથી "આઇસોથર્મલ વિસર્જન-પ્રસરણ-પ્રક્રિયા" દ્વારા ખવડાવવામાં આવે છે. વાયુયુક્ત કાર્ડબોર્ડ સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરવાને બદલે, તેઓએ ગ્રેફાઇટ વૃદ્ધિને સરળ બનાવવા માટે ઘન કાર્બન સામગ્રી પસંદ કરી. આ નવી વ્યૂહરચના થોડા દિવસોમાં લગભગ 1 ઇંચ અને 35 માઇક્રોનની જાડાઈ અથવા 100,000 થી વધુ ગ્રાફીન સ્તરો સાથે સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોનું ઉત્પાદન કરવાનું શક્ય બનાવે છે. તમામ ઉપલબ્ધ ગ્રેફાઇટ નમૂનાઓની તુલનામાં, સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ગ્રેફાઇટમાં ~2880 W m-1K-1 ની થર્મલ વાહકતા છે, અશુદ્ધિઓની નજીવી સામગ્રી અને સ્તરો વચ્ચે લઘુત્તમ અંતર છે. (1) અલ્ટ્રા-ફ્લેટ સબસ્ટ્રેટ તરીકે મોટા કદની સિંગલ-ક્રિસ્ટલ નિકલ ફિલ્મોનું સફળ સંશ્લેષણ કૃત્રિમ ગ્રેફાઇટના અવ્યવસ્થાને ટાળે છે; (2) ગ્રાફીનના 100,000 સ્તરો લગભગ 100 કલાકમાં આઇસોથર્મલી રીતે ઉગાડવામાં આવે છે, જેથી ગ્રાફીનના દરેક સ્તરને સમાન રાસાયણિક વાતાવરણ અને તાપમાનમાં સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે, જે ગ્રેફાઇટની સમાન ગુણવત્તાને સુનિશ્ચિત કરે છે; (3) નિકલ ફોઇલની રિવર્સ બાજુ દ્વારા કાર્બનનો સતત પુરવઠો ગ્રાફીનના સ્તરોને ખૂબ ઊંચા દરે સતત વધવા દે છે, દર પાંચ સેકન્ડે આશરે એક સ્તર.