Le graphite de haute qualité présente une excellente résistance mécanique, une stabilité thermique, une flexibilité élevée et une conductivité thermique et électrique dans le plan très élevée, ce qui en fait l'un des matériaux avancés les plus importants pour de nombreuses applications telles que les conducteurs photothermiques utilisés comme batteries dans les téléphones. Par exemple, un type spécial de graphite, le graphite pyrolytique hautement ordonné (HOPG), est l’un des plus couramment utilisés dans les laboratoires. Matériel. Ces excellentes propriétés sont dues à la structure en couches du graphite, où de fortes liaisons covalentes entre les atomes de carbone dans les couches de graphène contribuent à d'excellentes propriétés mécaniques, conductivité thermique et électrique, avec très peu d'interaction entre les couches de graphène. L'action se traduit par un haut degré de flexibilité. 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, tant naturel que synthétique, est loin d'être idéale. Par exemple, la taille des plus grands domaines de graphite monocristallin dans les matériaux graphite est généralement inférieure à 1 mm, ce qui contraste fortement avec la taille de nombreux cristaux tels que les monocristaux de quartz et les monocristaux de silicium. La taille peut atteindre l’échelle du mètre. La très petite taille du graphite monocristallin est due à la faible interaction entre les couches de graphite et la planéité de la couche de graphène est difficile à maintenir pendant la croissance, de sorte que le graphite est facilement divisé en plusieurs joints de grains monocristallins dans le désordre. . Pour résoudre ce problème clé, le professeur émérite de l'Institut national des sciences et technologies d'Ulsan (UNIST) et ses collaborateurs, le professeur Liu Kaihui, le professeur Wang Enge de l'Université de Pékin, et d'autres ont proposé une stratégie pour synthétiser un ordre de grandeur mince. monocristaux de graphite. film, jusqu'à l'échelle du pouce. Leur méthode utilise une feuille de nickel monocristallin comme substrat, et les atomes de carbone sont introduits depuis l’arrière de la feuille de nickel via un « processus de dissolution-diffusion-dépôt isotherme ». Au lieu d’utiliser une source de carton gazeux, ils ont opté pour un matériau carboné solide pour faciliter la croissance du graphite. Cette nouvelle stratégie permet de produire des films de graphite monocristallin d'une épaisseur d'environ 1 pouce et 35 microns, soit plus de 100 000 couches de graphène en quelques jours. Comparé à tous les échantillons de graphite disponibles, le graphite monocristallin a une conductivité thermique d'environ 2 880 W m-1K-1, une teneur insignifiante en impuretés et une distance minimale entre les couches. (1) La synthèse réussie de films de nickel monocristallins de grande taille en tant que substrats ultra-plats évite le désordre du graphite synthétique ; (2) 100 000 couches de graphène sont cultivées de manière isotherme en 100 heures environ, de sorte que chaque couche de graphène soit synthétisée dans le même environnement chimique et à la même température, ce qui garantit la qualité uniforme du graphite ; (3) L’apport continu de carbone à travers l’envers de la feuille de nickel permet aux couches de graphène de croître continuellement à un rythme très élevé, environ une couche toutes les cinq secondes. »
Heure de publication : 09 novembre 2022