Vísindaeyjateymi tekur nýjar framfarir í rannsókn á stórsópískum líkömum af mjög kristalluðu grafeni

Nýlega hefur teymi vísindamannsins Zhenyang Wang frá Institute of Solid State, Hefei Institute of Materials Science, Kínverska vísindaakademíunni, gert ýmsar framfarir í samgildum vexti hákristallaðra grafenmakrósóma og mótun á rafhegðun þeirra og tengdum vexti. rannsóknarniðurstöður hafa verið birtar í Advanced Functional Materials and Chemical Engineering Journal.
Grafen er tvívítt kolefnisefni með framúrskarandi vélrænni, rafmagns-, varma- og ljóseiginleika. Skilvirkur undirbúningur og stórsæ samsetning grafens hefur mikla þýðingu fyrir umfangsmikla notkun þess. Eins og er, geta hefðbundnar undirbúningsaðferðir grafen makrósóma, eins og fljótandi fasa sjálfsamsetning, 3D prentun og hvatasniðmátaðferð, aðeins gert sér grein fyrir ósamgildum veikum samskiptatengingum milli grafenlamella, sem leiðir til ósamfellu í grafenkristalbyggingu og verður aðalþátturinn. takmarkar rafeiginleika grafenmakrósóma.
Í ljósi þessa þróuðu vísindamennirnir leysistýrða samgilda vaxtaraðferð lag fyrir lag til að undirbúa mjög kristallað grafen makrósóm og eftirlíkingar af sameindavirkni sýndu fræðilega í ljós samgildan vaxtarhátt þess. Samgilda vaxtaraðferðin gerði efninu kleift að hafa samfellda kristalbyggingu og náði 100-faldri aukningu á millilagaleiðni þess samanborið við ósamgilda samsetningu. Efnið hjálpar til við að leysa vandamálin við lagastöflun, kristalgæðastjórnun, jónaflutningsrásir, rúmmálsáhrif og önnur vandamál sem standa frammi fyrir umfangsmikilli notkun grafens og leggur grunninn að orkugeymslu rafskautsnotkunar grafens. Tengdar rannsóknarniðurstöður voru birtar í Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202305191).
Að auki, til þess að leysa vandamálið með ófullnægjandi leiðni af völdum lágs frjálsra rafeindastyrks í grafen rafskautum, kynntu vísindamennirnir ókeypis rafeindaríkar kopar nanóagnir í efniskerfið og mynduðu stöðugt Cu-C tengi við tengi Cu og grafen. , þannig að gera sér grein fyrir ofurhári leiðni samsetta efnisins með rafeindasprautun, þar sem leiðnin nær 0.37×107 S m-1, sem er nálægt því sem hreint er. málmi. Leiðnin nær 0,37×107 S m-1, sem er nálægt því að vera í hreinum málmi og 3000 sinnum hærri en í hreinu grafeni. X-ray absorption fine structure (XAFS) litrófsgreining ásamt þéttleika virknikenningu (DFT) uppgerð sýnir áhrif snertiflatarbyggingar á leiðni, sem hefur mikla þýðingu fyrir leiðnimótun grafens til að mæta mismunandi forritum. Niðurstöðurnar voru birtar í Chemical Engineering Journal (Chem. Eng. J., 462, 142319 (2023)).
Ofangreind vinna var studd af National Key Research and Development Program of China, National Natural Science Foundation of China, Anhui Provincial Science and Technology Major Project, og Anhui Provincial Key Research and Development Program.