Bħala membru ewlieni tal-familja tal-materjal tal-karbonju, il-folji tal-grafita juru prospetti wiesgħa ta 'applikazzjoni fl-enerġija, l-elettronika, l-inġinerija kimika, u l-ajruspazju minħabba l-konduttività termali u elettrika eċċellenti tagħhom, l-istabbiltà kimika, u s-saħħa mekkanika tagħhom. Fi snin reċenti, bl-avvanz rapidu tax-xjenza u l-inġinerija tal-materjali, ir-riċerka fuq folji tal-grafita kompliet tapprofondixxi, u tirriżulta fi progress sinifikanti fid-disinn strutturali, l-ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni, u l-applikazzjonijiet funzjonali.
1. Teknoloġija tal-preparazzjoni tal-folja tal-grafita
Il-proċess ta 'preparazzjoni għall-folji tal-grafita jolqot direttament il-mikrostruttura u l-proprjetajiet makroskopiċi tagħhom, u għalhekk jibqa' qasam ta 'riċerka ċentrali. Tradizzjonalment, folji tal-grafita huma tipikament prodotti permezz ta 'iffurmar tal-kompressjoni jew grafitizzazzjoni għolja tat-temperatura - tal-grafita tal-flake naturali, iżda dawn il-metodi jirriżultaw f'densità limitata u uniformità. F’dawn l-aħħar snin, ir-riċerkaturi żviluppaw varjetà ta ’tekniki ta’ preparazzjoni ġodda, inkluż deposizzjoni ta ’fwar kimiku (CVD), konverżjoni ta’ prekursur tal-polimeri, u metodi ibridi (eż., Komposti tal-grafita b’reżini, metalli, jew ċeramika).
Fost dawn, it-teknoloġija CVD tista 'tiddepożita films tal-grafita ta' kwalità għolja- fuq uċuħ tas-substrat. Billi tirregola l-proporzjon u t-temperatura tal-gassijiet reattivi (bħal metan, idroġenu, u argon), in-numru ta 'saffi tal-grafita u d-daqs tal-qamħ jista' jiġi kkontrollat b'mod preċiż. Barra minn hekk, grafitizzazzjoni pirolitika bbażata fuq prekursuri tal-polimeri bħal polyimide (PI) ġibdet ukoll attenzjoni konsiderevoli. Dan il-metodu juża trattament tat-temperatura għoli - ('il fuq minn 2800 grad) biex karbonizza u jirranġa l-materja organika fi struttura tal-grafita. Il-folji tal-grafita li jirriżultaw juru orjentazzjoni għolja u konduttività termali eċċellenti.
2. Ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni u riċerka dwar il-modifika
L-ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni tal-folji tal-grafita tiffoka primarjament fuq il-konduttività termali, il-konduttività elettrika, is-saħħa mekkanika, u r-reżistenza għall-korrużjoni. Fir-rigward tal-konduttività termali, ir-riċerkaturi sabu li ż-żieda fl-orjentazzjoni bejn is-saffi tal-folji tal-grafita (bħal permezz ta 'rolling - orjentazzjoni assistita) tista' ttejjeb b'mod sinifikanti l-konduttività termali tagħhom fil-pjan -. Il-konduttività termali ta 'xi folji tal-grafita orjentati ħafna qabżet il-1500 w / (m · k). Fir-rigward tal-konduttività elettrika, id-doping b'elementi bħan-nitroġenu u l-boron jew l-introduzzjoni ta 'fażijiet ta' rinforz bħal nanotubi tal-karbonju u graphene jistgħu jtejbu aktar it-trasport tal-elettroni tagħhom.
F'termini ta 'saħħa mekkanika, filwaqt li l-folji tal-grafita għandhom saħħa kompressiva għolja, is-saħħa tat-tensjoni u l-ebusija tagħhom huma relattivament baxxi, u jillimitaw l-użu tagħhom fit-tagħbija - strutturi li jġorru. Biex jindirizzaw dan, ir-riċerkaturi esploraw soluzzjonijiet bħal fibra tal-karbonju - komposti tal-grafita rinforzati u folji komposti tal-grafita / metall, li jtejbu l-proprjetajiet mekkaniċi ġenerali billi jintroduċu għolja - Qawwa t-tieni - materjali tal-fażi. Barra minn hekk, għal applikazzjonijiet speċifiċi (bħal protezzjoni tal-korrużjoni kimika), teknoloġiji tal-kisi tal-wiċċ (bħal plating tan-nikil, kisi sic, jew kisi al₂o₃) qed jintużaw biex itejbu r-reżistenza għall-korrużjoni tal-folji tal-grafita.
3. Progress f'applikazzjonijiet funzjonali
Il-proprjetajiet uniċi tal-folji tal-grafita għamluhom siewja f'varjetà ta 'oqsma. Fis-settur tal-enerġija, il-folji tal-grafita tal-konduttività termali għolja {}} huma użati ħafna fil-ġestjoni termali tal-batterija tal-litju, dissipazzjoni tas-sħana tal-apparat semikondutturi, u sistemi ta 'konverżjoni termali solari. Pereżempju, folji tal-grafita jintużaw bħala substrati ta 'dissipazzjoni tas-sħana f'pakketti ta' batteriji tal-vettura elettrika, li jnaqqsu b'mod effettiv it-temperaturi li joperaw il-batterija u jestendu l-ħajja tal-batterija.
Fis-settur tal-elettronika, folji tal-grafita, minħabba l-proprjetajiet elettriċi eċċellenti tagħhom, jintużaw fil-bordijiet taċ-ċirkwiti flessibbli, materjali tal-ilqugħ elettromanjetiċi, u komponenti ta 'dissipazzjoni tas-sħana għal apparat elettroniku għoli - qawwa elettronika. Barra minn hekk, l-iżvilupp ta 'graphene - folji komposti tal-grafita joffri soluzzjonijiet potenzjali għal li jmiss - ġenerazzjoni għolja -} Frekwenza ta' apparati elettroniċi. Fl-industrija tal-kimika, folji tal-grafita, minħabba t-temperatura u l-korrużjoni għolja - {- proprjetajiet reżistenti, huma għażla ideali għall-kisi tar-reatturi, materjali tas-siġillar, u filters tat-temperatura għolja -.
4. Direzzjonijiet ta 'Riċerka futuri
Għalkemm ir-riċerka tal-folja tal-grafita kisbet bosta skoperti, jibqgħu l-isfidi, bħall-ispiża għolja tal-produzzjoni tal-iskala kbira - u stabbiltà insuffiċjenti f'xi ambjenti estremi. Riċerka futura tista 'tiffoka fuq l-oqsma li ġejjin:
1
2. Disinn integrat multifunzjonali: ottimizzazzjoni ta 'proprjetajiet termali, elettriċi u mekkaniċi permezz ta' disinn strutturali kompost;
3
4
Fil-qosor, ir-riċerka tal-folja tal-grafita qed tiżviluppa malajr. Bi skoperti kontinwi fit-teknoloġija tal-produzzjoni, il-kontroll tal-prestazzjoni, u l-applikazzjonijiet funzjonali, ir-rwol tiegħu fl-għoli - manifattura finali u industriji emerġenti strateġiċi se jsiru dejjem aktar importanti.
