Ni ۋە ئۇنىڭ قوش يۆنىلىشلىك پولىمېرسىز يۆتكىلىشىدە سۈزۈك گرافت پىلاستىنكىسى يېتىشتۈرۈش

Nature.com نى زىيارەت قىلغىنىڭىزغا رەھمەت. سىز ئىشلىتىۋاتقان توركۆرگۈنىڭ نەشرىدە CSS قوللىشى چەكلىك. ئەڭ ياخشى ئۈنۈمگە ئېرىشىش ئۈچۈن تور كۆرگۈچىڭىزنىڭ يېڭى نەشرىنى ئىشلىتىشىڭىزنى تەۋسىيە قىلىمىز (ياكى Internet Explorer دىكى ماسلىشىش ھالىتىنى چەكلەڭ). بۇ جەرياندا ، داۋاملىق قوللاشقا كاپالەتلىك قىلىش ئۈچۈن ، بىز ئۇسلۇب ياكى JavaScript ئىشلەتمەي تور بېكەتنى كۆرسىتىۋاتىمىز.
نانوسكولى گرافت پىلاستىنكىسى (NGFs) كاتالىزاتورلۇق خىمىيىلىك ھورنىڭ چۆكۈپ كېتىشىدىن ھاسىل بولىدىغان كۈچلۈك نانوماتېرىيە بولۇپ ، ئەمما ئۇلارنىڭ يۆتكىلىش ئاسانلىقى ۋە يەر يۈزى مورفولوگىيىسىنىڭ كېيىنكى ئەۋلاد ئۈسكۈنىلەردە ئىشلىتىلىشىگە قانداق تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقى توغرىسىدا سوئاللار يەنىلا مەۋجۇت. بۇ يەردە بىز كۆپ قۇتۇپلۇق نىكېل ياپقۇچنىڭ ئىككى تەرىپىدىكى NGF نىڭ ئۆسكەنلىكىنى (دائىرىسى 55 cm2 ، قېلىنلىقى تەخمىنەن 100 nm) ۋە ئۇنىڭ پولىمېرسىز يۆتكىلىشى (ئالدى-كەينى ، يەر مەيدانى 6 cm2). كاتالىزاتور ياپراقچىسى مورفولوگىيىسى سەۋەبىدىن ، ئىككى كاربون پىلاستىنكىسى ئۇلارنىڭ فىزىكىلىق خۇسۇسىيىتى ۋە باشقا ئالاھىدىلىكلىرى (يەر يۈزى يىرىكلىكى دېگەندەك) ئوخشىمايدۇ. بىز ئارقىغا قوپال بولغان NGF لارنىڭ NO2 بايقاشقا ماس كېلىدىغانلىقىنى كۆرسىتىمىز ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ئالدى تەرەپتىكى سىلىق ھەم تېخىمۇ ئۆتكۈزگۈچ NGF (2000 S / cm ، ۋاراققا چىداملىق - 50 ئوم / m2) ھاياتىي كۈچكە ئىگە ئۆتكۈزگۈچ بولالايدۇ. قۇياش ھۈجەيرىسىنىڭ قانىلى ياكى ئېلېكتىرودى (ئۇ نۇرنىڭ% 62 نى تارقىتىدىغان بولغاچقا). ئومۇمىي جەھەتتىن ئالغاندا ، تەسۋىرلەنگەن ئېشىش ۋە توشۇش جەريانى NGF نى گرافېن ۋە مىكرو قېلىن گرافت پىلاستىنكىسى ماس كەلمەيدىغان تېخنىكىلىق قوللىنىشچان پروگراممىلارنىڭ قوشۇمچە كاربون ماتېرىيالى سۈپىتىدە ھېس قىلىشقا ياردەم بېرىشى مۇمكىن.
گرافىك كەڭ كۆلەمدە ئىشلىتىلىدىغان سانائەت ماتېرىيالى. دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدىغىنى ، گرافتنىڭ ماسسىسى بىر قەدەر تۆۋەن ، ئايروپىلاندىكى ئىسسىقلىق ۋە ئېلېكترنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقى بىر قەدەر تۆۋەن بولۇپ ، قاتتىق ئىسسىقلىق ۋە خىمىيىلىك مۇھىتتا ئىنتايىن مۇقىم. تەكشى گرافت گرافېن تەتقىقاتىنىڭ داڭلىق ماتېرىيالى. نېپىز پەردىلەرگە پىششىقلاپ ئىشلەنگەندە ، ئۇ ئەقلىي ئىقتىدارلىق تېلېفون قاتارلىق ئېلېكترونلۇق ئۈسكۈنىلەرنىڭ ئىسسىقلىق ساقلاش ئۈسكۈنىسى 4،5،6،7 ، سېنزوردىكى ئاكتىپ ماتېرىيال سۈپىتىدە ۋە ئېلېكتر ماگنىت ئارىلىشىشىنى قوغداش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ. 12 ۋە ھەددىدىن زىيادە ئۇلترا بىنەپشە نۇردىكى تاش مەتبەئە ئۈچۈن ئىشلەنگەن كىنولار ، قۇياش ھۈجەيرىسىدە قاناللار 15،16. بۇ قوللىنىشچان پروگراممىلارنىڭ ھەممىسىگە نىسبەتەن ، نانوسكولىدا <100 nm قېلىنلىقى كونترول قىلىنغان چوڭ تىپتىكى گرافت پىلاستىنكىسى (NGFs) ئاسانلا ئىشلەپچىقىرىلىپ توشۇلسا ، بۇ كۆرۈنەرلىك ئەۋزەللىك بولىدۇ.
گرافىكلىق فىلىملەر ھەر خىل ئۇسۇللار بىلەن ئىشلەنگەن. بىر خىل ئەھۋالدا ، كۆيدۈرۈش ۋە كېڭەيتىشتىن كېيىن كۆيدۈرۈش ئارقىلىق گرافېن پارچىلىرى 10،11،17 ئىشلەپچىقىرىلدى. تورمۇزنى چوقۇم ئېھتىياجلىق قېلىنلىقتىكى كىنولارغا پىششىقلاپ ئىشلەش كېرەك ، قويۇق گرافت جەدۋىلى ھاسىل قىلىشقا ھەمىشە بىر نەچچە كۈن ۋاقىت كېتىدۇ. يەنە بىر خىل ئۇسۇل گرافىكلىق قاتتىق ئالدىنقىلاردىن باشلاش. سانائەتتە ، پولىمېرلىق ۋاراقلار كاربونلاشتۇرۇلغان (1000-1500 سېلسىيە گرادۇس) ، ئاندىن گرافىكلاشتۇرۇلغان (2800-300 سېلسىيە گرادۇس) ، قۇرۇلمىلىق قاتلاملىق ماتېرىياللارنى ھاسىل قىلىدۇ. گەرچە بۇ فىلىملەرنىڭ سۈپىتى يۇقىرى بولسىمۇ ، ئەمما ئېنېرگىيە سەرپىياتى كۆرۈنەرلىك 1،18،19 ، ئەڭ تۆۋەن قېلىنلىقى بىر قانچە مىكرو 1،18،19،20 بىلەنلا چەكلىنىدۇ.
كاتالىزاتورلۇق خىمىيىلىك ھور چۆكۈش (CVD) گرافېن ۋە ئۇلتراتىن گرافت پىلاستىنكىسى (<10 nm) ئىشلەپچىقىرىشتىكى داڭلىق ئۇسۇل بولۇپ ، قۇرۇلمىسى يۇقىرى ، باھاسى 21،22،23،24،25،26،27،27. قانداقلا بولمىسۇن ، گرافېن ۋە ئۇلتراتىن گرافت پىلاستىنكىسىنىڭ ئۆسۈشىگە سېلىشتۇرغاندا ، چوڭ رايوننىڭ ئۆسۈشى ۋە ياكى NGF نىڭ CVD ئارقىلىق قوللىنىلىشى تېخىمۇ ئاز تەتقىق قىلىنغان 11،13،29،30،31،32،33.
CVD يېتىشتۈرۈلگەن گرافېن ۋە گرافت پىلاستىنكىلارنى كۆپىنچە ئىقتىدار ئاستى قىسمىغا يۆتكەشكە توغرا كېلىدۇ. بۇ نېپىز پەردە يۆتكەش ئاساسلىق ئىككى خىل ئۇسۇلنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ 35: ھەر بىر ئۇسۇلنىڭ بەزى ئارتۇقچىلىقلىرى ۋە كەمچىلىكى بار ، باشقا جايلاردا تەسۋىرلەنگەندەك ، چوقۇم قوللىنىشچان پروگراممىغا ئاساسەن تاللىنىشى كېرەك. كاتالىزاتورنىڭ ئاستى قىسمىدا ئۆستۈرۈلگەن گرافېن / گرافت پىلاستىنكىسىغا نىسبەتەن ، ھۆل خىمىيىلىك جەريانلار ئارقىلىق يۆتكىلىش (بۇنىڭ ئىچىدە پولىمېتىل مېتاكرىلات (PMMA) ئەڭ كۆپ ئىشلىتىلىدىغان تىرەك قەۋىتى) يەنىلا بىرىنچى تاللاش 13،30،34،38،40،41،42. سىز ۋە باشقىلار. NGF يۆتكەشتە ھېچقانداق پولىمېر ئىشلىتىلمىگەنلىكى (ئەۋرىشكە چوڭلۇقى تەخمىنەن 4 cm2) 25،43 ، ئەمما ئەۋرىشكە مۇقىملىقى ۋە ياكى يۆتكىلىش جەريانىدا بىر تەرەپ قىلىش توغرىسىدا تەپسىلىي ئۇچۇر بېرىلمىگەنلىكى تىلغا ئېلىنغان. پولىمېرنى ئىشلىتىپ ھۆل خىمىيىلىك جەريانلار قۇربانلىق پولىمېر قەۋىتىنى قوللىنىش ۋە ئۇنىڭدىن كېيىن ئېلىۋېتىشنى ئۆز ئىچىگە ئالغان بىر قانچە باسقۇچنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. بۇ جەرياننىڭ كەمچىلىكى بار: مەسىلەن ، پولىمېر قالدۇقى ئۆسكەن فىلىمنىڭ خۇسۇسىيىتىنى ئۆزگەرتەلەيدۇ 38. قوشۇمچە پىششىقلاپ ئىشلەش قالدۇق پولىمېرنى چىقىرىپ تاشلىيالايدۇ ، ئەمما بۇ قوشۇمچە باسقۇچلار كىنو ئىشلەش تەننەرخى ۋە ۋاقتىنى 38،40 ئاشۇرىدۇ. CVD ئۆسۈش جەريانىدا ، بىر قەۋەت گرافېن كاتالىزاتور ياپقۇچنىڭ ئالدى تەرىپىگە (پار ئېقىمىغا قارايدىغان تەرەپ) بولۇپلا قالماي ، يەنە ئارقا تەرىپىگە قويۇلدى. قانداقلا بولمىسۇن ، كېيىنكىسى تاشلاندۇق مەھسۇلات دەپ قارىلىدۇ ھەمدە يۇمشاق پلازما 38،41 ئارقىلىق تېزلىكتە ئېلىۋەتكىلى بولىدۇ. بۇ فىلىمنى قايتا پىششىقلاپ ئىشلەش گەرچە يۈز كاربون پىلاستىنكىسىدىن تۆۋەن بولسىمۇ ، مەھسۇلاتنى ئەڭ يۇقىرى چەككە يەتكۈزۈشكە ياردەم بېرىدۇ.
بۇ يەردە ، بىز CVD نىڭ پولى كرىستاللىن نىكېل ياپراقچىسىغا يۇقىرى قۇرۇلمىلىق سۈپەتلىك NGF نىڭ ۋافېرلىق چوڭ قوش يۆنىلىشلىك ئۆسۈشىنىڭ تەييارلىقىنى دوكلات قىلىمىز. ياپقۇچنىڭ ئالدى ۋە ئارقا يۈزىنىڭ يىرىكلىكىنىڭ NGF نىڭ مورفولوگىيىسى ۋە قۇرۇلمىسىغا قانداق تەسىر كۆرسىتىدىغانلىقى باھالاندى. بىز يەنە NGF نىڭ ئىككى تەرىپىدىكى نىكېل ياپراقچىسىدىن كۆپ ئىقتىدارلىق تارماق ئېلېمېنتلارغا تېجەشلىك ۋە مۇھىت ئاسرايدىغان پولىمېرسىز يۆتكىلىشنى نامايان قىلىپ ، ئالدى ۋە كەينى فىلىملەرنىڭ ھەر خىل قوللىنىشچان پروگراممىلارغا قانداق ماس كېلىدىغانلىقىنى كۆرسىتىمىز.
تۆۋەندىكى بۆلەكلەر گرافېن قەۋىتىنىڭ سانىغا ئاساسەن ئوخشىمىغان گرافت پىلاستىنكا قېلىنلىقىنى مۇلاھىزە قىلىدۇ: MLG ، 10-30 قەۋەت) ۋە (iv) NGF (~ 300 قەۋەت). كېيىنكىسى ئەڭ كۆپ ئۇچرايدىغان قېلىنلىق نىسبىتى (100 µm2 نىڭ تەخمىنەن% 97). شۇڭلاشقا پۈتكۈل فىلىم پەقەت NGF دەپ ئاتىلىدۇ.
گرافېن ۋە گرافت پىلاستىنكىلىرىنىڭ بىرىكىشى ئۈچۈن ئىشلىتىلىدىغان پولى كرىستاللىن نىكېل ياپراقچىسى ئىشلەپچىقىرىش ۋە كېيىنكى پىششىقلاپ ئىشلەش نەتىجىسىدە ئوخشىمىغان تۈزۈلۈشلەرگە ئىگە. بىز يېقىندا NGF30 نىڭ ئېشىش جەريانىنى ئەلالاشتۇرۇش ئۈچۈن تەتقىقات ئېلىپ باردۇق. بىز ئۆسۈپ يېتىلىش باسقۇچىدىكى باغلىنىش ۋاقتى ۋە كامېر بېسىمى قاتارلىق جەريان پارامېتىرلىرىنىڭ بىردەك قېلىنلىقتىكى NGF لارغا ئېرىشىشتە ھالقىلىق رول ئوينايدىغانلىقىنى كۆرسىتىمىز. بۇ يەردە بىز NGF نىڭ سىلىقلانغان ئالدى (FS) ۋە نىكېل ياپقۇچنىڭ سىرلانمىغان ئارقا (BS) يۈزىدىكى ئۆسۈشىنى تېخىمۇ ئىچكىرلەپ تەكشۈردۇق (رەسىم 1a). 1-جەدۋەلدە كۆرسىتىلگەن FS ۋە BS دىن ئىبارەت ئۈچ خىل ئەۋرىشكە تەكشۈرۈلگەن بولۇپ ، كۆرۈنۈشنى تەكشۈرگەندە ، نىكېل ياپراقچىسى (NiAG) نىڭ ئىككى تەرىپىدىكى NGF نىڭ بىردەك ئۆسۈشىنى كۆپ مىقداردىكى Ni تارماق ئېلېمېنتنىڭ رەڭلىك مېتال كۈمۈشتىن رەڭ ئۆزگىرىشى ئارقىلىق كۆرگىلى بولىدۇ. كۈلرەڭ كۈلرەڭ كۈلرەڭ (1a رەسىم) مىكروسكوپلۇق ئۆلچەش جەزملەشتۈرۈلدى (رەسىم 1b ، c). يورۇق رايوندا كۆزىتىلگەن ۋە 1b رەسىمدىكى قىزىل ، كۆك ۋە قىزغۇچ سېرىق ئوقلار بىلەن كۆرسىتىلگەن FS-NGF نىڭ تىپىك رامان سپېكترى 1c رەسىمدە كۆرسىتىلدى. گرافت G (1683 cm - 1) ۋە 2D (2696 cm - 1) نىڭ ئالاھىدىلىكى بولغان رامان چوققىسى يۇقىرى كىرىستال NGF نىڭ ئۆسۈشىنى ئىسپاتلايدۇ (رەسىم 1c ، SI1 جەدۋەل). پۈتۈن فىلىمدە كۈچلۈكلۈك نىسبىتى (I2D / IG) ~ 0.3 بولغان رامان سپېكترىنىڭ ئۈستۈنلۈكنى ئىگىلىگەن ، I2D / IG = 0.8 بولغان رامان سپېكترى ناھايىتى ئاز كۆرۈلگەن. پۈتۈن فىلىمدە كەمتۈك چوققا (D = 1350 cm-1) نىڭ بولماسلىقى NGF نىڭ ئۆسۈش سۈپىتىنىڭ يۇقىرىلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. مۇشۇنىڭغا ئوخشاش رامان نەتىجىسى BS-NGF ئەۋرىشكىسىگە ئېرىشتى (SI1 a ۋە b رەسىم ، SI1 جەدۋەل).
NiAG FS- ۋە BS-NGF نى سېلىشتۇرۇش: ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ ئارقىلىق ئېرىشكەن سۈرەتلەر ، BS -NGF / Ni نى بەلگىلەيدۇ. كۆك يا ئوق FLG رايونىنى ، ئاپېلسىن ئوقيا MLG رايونىنى (FLG رايونىغا يېقىن) ، قىزىل ئوق NGF رايونىنى ، ماگېنتا ئوقيا قاتلىنىشنى كۆرسىتىدۇ.
ئۆسۈش دەسلەپكى تارماقنىڭ قېلىنلىقى ، خرۇستال چوڭلۇقى ، يۆنىلىشى ۋە ئاشلىق چېگرىسىغا باغلىق بولغاچقا ، NGF قېلىنلىقىنى چوڭ رايونلارغا مۇۋاپىق كونترول قىلىشنى ئىشقا ئاشۇرۇش يەنىلا بىر خىرىس 20،34،44. بۇ تەتقىقاتتا بىز ئىلگىرى ئېلان قىلغان 30 مەزمۇن ئىشلىتىلگەن. بۇ جەريان ھەر 100 µm230 دا 0.1 دىن% 3 گىچە يورۇق رايون ھاسىل قىلىدۇ. كېيىنكى بۆلەكلەردە ھەر ئىككى رايوننىڭ نەتىجىسىنى تونۇشتۇرىمىز. يۇقىرى چوڭايتىلغان SEM رەسىملىرى ئىككى تەرەپتە بىر قانچە يورۇق سېلىشتۇرما رايوننىڭ بارلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ (رەسىم 1f ، g) ، بۇ FLG ۋە MLG رايونلىرىنىڭ 30،45 ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇنى راماننىڭ چېچىلىشى (1c رەسىم) ۋە TEM نەتىجىسى (كېيىن «FS-NGF: قۇرۇلما ۋە خۇسۇسىيەت» دېگەن بۆلەكتە مۇلاھىزە قىلىنغان) مۇ ئىسپاتلىدى. FL- ۋە BS-NGF / Ni ئەۋرىشكىسىدە كۆزىتىلگەن FLG ۋە MLG رايونلىرى (Ni دا ئۆستۈرۈلگەن ئالدى ۋە كەينى NGF) بەلكىم 22،30،45 دىن بۇرۇن شەكىللەنگەن چوڭ Ni (111) دانلىرىدا ئۆسكەن بولۇشى مۇمكىن. ئىككى تەرىپىدە قاتلىنىش كۆرۈلدى (1b رەسىم ، بىنەپشە ئوق بىلەن بەلگە قويۇلغان). گرافت بىلەن نىكېلنىڭ ئاستى قىسمىدىكى ئىسسىقلىق كېڭىيىش كوئېففىتسېنتىنىڭ پەرقى زور بولغاچقا ، بۇ قاتلانمىلار CVD يېتىشتۈرۈلگەن گرافېن ۋە گرافت پىلاستىنكىلىرىدا كۆپ ئۇچرايدۇ.
AFM سۈرىتى FS-NGF ئەۋرىشكىسىنىڭ BS-NGF ئەۋرىشكىسىدىن تەكشى ئىكەنلىكىنى ئىسپاتلىدى (SI1 رەسىم). يىلتىزى FS-NGF / Ni (رەسىم SI2c) ۋە BS-NGF / Ni (SI2d رەسىم) نىڭ كۋادرات (RMS) يىرىكلىك قىممىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 82 ۋە 200 nm (20 × دائىرىدە ئۆلچەم قىلىنغان). 20 μm2). قوبۇل قىلىنغان ھالەتتىكى نىكېل (NiAR) ياپقۇچنىڭ يەر يۈزى ئانالىزىغا ئاساسەن تېخىمۇ يۇقىرى قوپاللىقنى چۈشىنىشكە بولىدۇ (SI3 رەسىم). FS ۋە BS-NiAR نىڭ SEM رەسىملىرى SI3a - d رەسىمدە كۆرسىتىلدى ، ئوخشىمىغان يەر يۈزى مورفولوگىيىسىنى نامايان قىلدى: سىلىقلانغان FS-Ni ياپراقچىسىدا نانو ۋە مىكرو چوڭلۇقتىكى شارسىمان زەررىچىلەر بار ، ئەمما بېزەلمىگەن BS-Ni ياپراقچىسى ئىشلەپچىقىرىش پەلەمپەيسىنى كۆرسىتىدۇ. كۈچلۈك كۈچلۈك زەررىچىلەردەك. ۋە چېكىنىش. تۇتاشتۇرۇلغان نىكېل ياپراقچىسى (NiA) نىڭ تۆۋەن ۋە يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى رەسىملىرى SI3e - h رەسىمدە كۆرسىتىلدى. بۇ رەقەملەردە بىز نىكېل ياپقۇچنىڭ ئىككى تەرىپىدە بىر قانچە مىكرو چوڭلۇقتىكى نىكېل زەررىچىلىرىنىڭ بارلىقىنى كۆزىتەلەيمىز (رەسىم SI3e - h). چوڭ دانلىق زىرائەتلەردە Ni (111) يۈز يۆنىلىشى بولۇشى مۇمكىن ، ئىلگىرى خەۋەر قىلىنغان 30،46. FS-NiA بىلەن BS-NiA ئوتتۇرىسىدا نىكېل ياپراقچىسى مورفولوگىيىسىدە كۆرۈنەرلىك پەرقلەر بار. BS-NGF / Ni نىڭ تېخىمۇ قوپاللىقى BS-NiAR نىڭ سىرلانمىغان يۈزىدىن بولىدۇ ، ئۇلانغاندىن كېيىنمۇ يۈزى كۆرۈنەرلىك قوپال بولىدۇ (SI3 رەسىم). ئۆسۈپ يېتىلىشتىن ئىلگىرى بۇ خىل يەر يۈزى ئالاھىدىلىكى گرافېن ۋە گرافت پىلاستىنكىلىرىنىڭ يىرىكلىكىنى كونترول قىلالايدۇ. دىققەت قىلىشقا تېگىشلىكى شۇكى ، گرافېننىڭ ئۆسۈپ يېتىلىشىدە ئەسلىدىكى تارماق بالا بىر قىسىم دانلارنى قايتا تەشكىللىگەن ، بۇ داننىڭ كۆلىمىنى ئازراق تۆۋەنلىتىپ ، يېپىشقاق ياپقۇچ ۋە كاتالىزاتور پىلاستىنكىسىغا سېلىشتۇرغاندا ، يەر ئاستى يەر يۈزىنىڭ يىرىكلىكىنى مەلۇم دەرىجىدە ئاشۇرغان.
يەر ئاستى يۈزىنىڭ يىرىكلىكىنى ئىنچىكە تەڭشەش ، ئۇلاش ۋاقتى (داننىڭ چوڭلۇقى) 30،47 ۋە قويۇپ بېرىش كونترول 43 رايون NGF قېلىنلىقىنىڭ بىردەكلىكىنى µm2 ھەتتا / ھەتتا nm2 ئۆلچىمىگە (يەنى بىر قانچە نانومېتىرنىڭ قېلىنلىق ئۆزگىرىشى) گە تۆۋەنلىتىدۇ. يەر ئاستى قەۋىتىنىڭ يىرىكلىكىنى كونترول قىلىش ئۈچۈن ، ھاسىل بولغان نىكېل ياپقۇچنىڭ ئېلېكترولىتلىق سىلىقلاش قاتارلىق ئۇسۇللىرىنى ئويلىشىشقا بولىدۇ. ئالدىن تەييارلانغان نىكېل ياپراقچىسى تۆۋەن تېمپېراتۇرا (<900 ° C) 46 ۋە ۋاقىت (<5 مىنۇت) غىچە ئۇلىنىپ ، چوڭ نى (111) داننىڭ شەكىللىنىشىدىن ساقلىنالايدۇ (بۇ FLG نىڭ ئۆسۈشىگە پايدىلىق).
SLG ۋە FLG گرافېن كىسلاتا ۋە سۇنىڭ يەر يۈزى جىددىيلىكىگە بەرداشلىق بېرەلمەيدۇ ، ھۆل خىمىيىلىك يۆتكەش جەريانىدا مېخانىكىلىق تىرەك قەۋىتى تەلەپ قىلىدۇ 22،34،38. پولىمېر قوللايدىغان يەككە قەۋەتلىك گرافېن 38 نىڭ ھۆل خىمىيىلىك يۆتكىلىشىگە سېلىشتۇرغاندا ، بىز چوڭايغان NGF نىڭ ئىككى تەرىپىنى 2a رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك پولىمېر قوللىماي يۆتكىگىلى بولىدىغانلىقىنى بايقىدۇق (تەپسىلاتىنى SI4a رەسىمگە قاراڭ). NGF نىڭ مەلۇم تارماق قىسمىغا يۆتكىلىشى ئاستىدىكى Ni30.49 فىلىمىنىڭ ھۆل يېغىشى بىلەن باشلىنىدۇ. ئۆستۈرۈلگەن NGF / Ni / NGF ئەۋرىشكىسى 600 مىللىلىتىرلىق (DI) سۇ بىلەن سۇيۇلدۇرۇلغان% 70 HNO3 نىڭ 15 مىللىمېتىرغا بىر كېچىدىلا قويۇلدى. Ni ياپراقچىسى پۈتۈنلەي ئېرىپ كەتكەندىن كېيىن ، FS-NGF تەكشى ھالەتتە تۇرۇپ سۇيۇقلۇق يۈزىدە لەيلەيدۇ ، خۇددى NGF / Ni / NGF ئەۋرىشكىسىگە ئوخشاش ، BS-NGF سۇغا چۆمۈلدى (2a رەسىم ، b). ئايرىۋېتىلگەن NGF ئاندىن يېڭى دېئونسىزلانغان سۇ بار بىر تۇمشۇقتىن يەنە بىر تۇمشۇققا يۆتكەلدى ۋە ئايرىۋېتىلگەن NGF پاكىز يۇيۇلدى ، ئويمان ئەينەك تاماق ئارقىلىق تۆت قېتىمدىن ئالتە قېتىمغىچە تەكرارلاندى. ئاخىرىدا ، FS-NGF ۋە BS-NGF لازىملىق تارماق ئورۇنغا قويۇلدى (2c رەسىم).
نىكېل ياپراقچىسىدا ئۆستۈرۈلگەن NGF نىڭ پولىمېرسىز ھۆل خىمىيىلىك يۆتكىلىش جەريانى: - ۋە BS-NGF نىڭ SiO2 / Si تارماق لىنىيىسىگە يۆتكىلىشى ، (d) FS-NGF سۈزۈك پولىمېر ئاستى قىسمىغا يۆتكىلىشى ، (e) BS-NGF تاختا d بىلەن ئوخشاش ئەۋرىشكە (ئىككى قىسىمغا بۆلۈنگەن) ، ئالتۇن يالىتىلغان C قەغەزگە يۆتكەلدى. ۋە Nafion (ئەۋرىشىم سۈزۈك ئاستى سىزىق ، قىزىل بۇلۇڭ بىلەن بەلگە قويۇلغان).
شۇنىڭغا دىققەت قىلىڭكى ، ھۆل خىمىيىلىك يۆتكەش ئۇسۇلى ئارقىلىق ئېلىپ بېرىلغان SLG يۆتكەش ئومۇمىي بىر تەرەپ قىلىش ۋاقتى 20-24 سائەت 38. بۇ يەردە كۆرسىتىلگەن پولىمېرسىز يۆتكىلىش تېخنىكىسى (SI4a رەسىم) بىلەن ، NGF يۆتكىلىشنىڭ ئومۇمىي بىر تەرەپ قىلىش ۋاقتى كۆرۈنەرلىك قىسقاردى (تەخمىنەن 15 سائەت). بۇ جەريان: . دىئونسىزلانغان سۇدا ساقلاڭ ياكى نىشان ئاستىغا يۆتكەڭ (20 مىنۇت). NGF بىلەن توپ ماترىسسا ئوتتۇرىسىدا قاپسىلىپ قالغان سۇ قىل قان تومۇر ھەرىكىتى (ئۆچۈرۈلگەن قەغەز ئىشلىتىش) ئارقىلىق چىقىرىۋېتىلىدۇ ، ئاندىن قالغان سۇ تامچىلىرى تەبىئىي قۇرۇتۇش ئارقىلىق (تەخمىنەن 30 مىنۇت) ئېلىۋېتىلىدۇ ، ئاخىرىدا ئەۋرىشكە 10 مىنۇت قۇرۇلىدۇ. ۋاكۇئۇملۇق ئوچاقتا (10-11 mbar) 50-90 سېلسىيە گرادۇس (60 مىنۇت) 38.
گرافتنىڭ خېلى يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا (≥ 200 ° C) 50،51،52 دە سۇ ۋە ھاۋانىڭ مەۋجۇتلۇقىغا بەرداشلىق بېرەلەيدىغانلىقى مەلۇم. بىز ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا دىئونلانغان سۇدا ۋە پېچەتلەنگەن بوتۇلكىلاردا بىر نەچچە كۈندىن بىر يىلغىچە ساقلانغاندىن كېيىن ، رامان سپېكتروسكوپى ، SEM ۋە XRD ئارقىلىق ئەۋرىشكە سىنىدۇق (SI4 رەسىم). كۆرۈنەرلىك چېكىنىش يوق. 2c رەسىمدە دىئونسىزلانغان سۇدا ئەركىن تۇرغان FS-NGF ۋە BS-NGF كۆرسىتىلدى. بىز ئۇلارنى 2c رەسىمنىڭ بېشىدا كۆرسىتىلگەندەك SiO2 (300 nm) / Si تارماق ئېغىزىدا تۇتتۇق. بۇنىڭدىن باشقا ، 2d ، e رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، ئۈزلۈكسىز NGF پولىمېر (Nexolve ۋە Nafion دىكى تېرمابرايت پولىئامىد) ۋە ئالتۇن بىلەن قاپلانغان كاربون قەغىزى قاتارلىق ھەر خىل تارماقلارغا يۆتكىلىدۇ. لەيلىمە FS-NGF ئاسانلا نىشان ئاستى قىسمىغا قويۇلدى (رەسىم 2c ، d). قانداقلا بولمىسۇن ، 3 cm2 دىن چوڭ BS-NGF ئەۋرىشكىسىنى پۈتۈنلەي سۇغا چىلاپ قويغاندا بىر تەرەپ قىلىش تەس ئىدى. ئادەتتە ، ئۇلار سۇغا شۇڭغۇشقا باشلىغاندا ، ئېھتىياتسىزلىقتىن بىر تەرەپ قىلىش سەۋەبىدىن بەزىدە ئىككى ياكى ئۈچ قىسىمغا بۆلىنىدۇ (2e رەسىم). ئومۇمىي جەھەتتىن ئالغاندا ، بىز ئايرىم-ئايرىم ھالدا 6 ۋە 3 cm2 گىچە بولغان ئەۋرىشكە ئۈچۈن PS- ۋە BS-NGF (NGF / Ni / NGF نىڭ ئۆسۈشى 6 cm2 لىك ئۇدا يوچۇقسىز يۆتكىلىش) نى پولىمېرسىز يۆتكەشنى قولغا كەلتۈردۇق. قالغان ھەر قانداق چوڭ ياكى كىچىك پارچىلارنى لازىملىق يەر ئاستى سۈيىدە (قىرىش ئېرىتمىسى ياكى دىئونسىزلانغان سۇدا ئاسانلا كۆرگىلى بولىدۇ) (~ 1 mm2 ، SI4b رەسىم ، مىس تورغا يۆتكەلگەن ئەۋرىشكىنى «FS-NGF: قۇرۇلما ۋە خۇسۇسىيەتلەر» دىكىگە ئوخشاش كۆرۈڭ). «قۇرۇلما ۋە خاسلىق» ئاستىدا ياكى كەلگۈسىدىكى ئىشلىتىش ئۈچۈن دۇكان (SI4 رەسىم). بۇ ئۆلچەمگە ئاساسەن ، بىزنىڭ مۆلچەرىمىزچە NGF پايدا نىسبىتى% 98-99 كە يېتىدۇ (يۆتكىلىشنىڭ ئېشىشىدىن كېيىن).
پولىمېرسىز يۆتكىلىش ئەۋرىشكىسى تەپسىلىي تەھلىل قىلىنغان. FS- ۋە BS-NGF / SiO2 / Si (2c رەسىم) دە ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ (OM) ۋە SEM رەسىملىرى ئارقىلىق ئېرىشكەن يەر يۈزى مورفولوگىيەلىك ئالاھىدىلىكى (SI5 ۋە 3-رەسىم) بۇ ئەۋرىشكىلەرنىڭ مىكروسكوپسىز يۆتكەلگەنلىكىنى كۆرسەتتى. يېرىق ، تۆشۈك ياكى ئېچىلمىغان رايون قاتارلىق كۆرۈنەرلىك قۇرۇلما بۇزۇلۇشى. ئۆسۈۋاتقان NGF دىكى قاتلىما (رەسىم 3b ، d ، بىنەپشە ئوق بىلەن بەلگە قويۇلغان) يۆتكەلگەندىن كېيىن ساقلىنىپ قالغان. FS- ۋە BS-NGF ھەر ئىككىسى FLG رايونىدىن تەركىب تاپقان (3-رەسىمدىكى كۆك ئوق بىلەن كۆرسىتىلگەن يورۇق رايون). ئادەمنى ھەيران قالدۇرىدىغىنى ، ئادەتتە ئۇلتراتىن گرافت پىلاستىنكىسىنىڭ پولىمېر يۆتكەش جەريانىدا كۆزىتىلگەن بىر قانچە بۇزۇلغان رايونلارغا سېلىشتۇرغاندا ، NGF غا ئۇلانغان بىر قانچە مىكرو چوڭلۇقتىكى FLG ۋە MLG رايونلىرى (3d رەسىمدىكى كۆك ئوق بىلەن بەلگە قويۇلغان) يېرىلىپ كەتمەي ياكى ئۈزۈلۈپ قالمىدى (3d رەسىم) . 3). . مېخانىكىلىق پۈتۈنلۈك NGF نىڭ TEM ۋە SEM تەسۋىرلىرىنى ئىشلىتىپ ، كېيىنچە مۇلاھىزە قىلىنغاندەك ، كاربون مىس تورىغا يۆتكەلدى («FS-NGF: قۇرۇلما ۋە خۇسۇسىيەت»). يۆتكەلگەن BS-NGF / SiO2 / Si FS-NGF / SiO2 / Si غا قارىغاندا تېخىمۇ قوپال ، rms قىممىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 140 nm ۋە 17 nm ، SI6a ۋە b (20 × 20 mm2) دە كۆرسىتىلگەندەك. SiO2 / Si تارماق لىنىيىسىگە (RMS <2 nm) يۆتكەلگەن NGF نىڭ RMS قىممىتى Ni دا ئۆستۈرۈلگەن NGF نىڭكىدىن كۆرۈنەرلىك تۆۋەن (تەخمىنەن 3 ھەسسە) ، بۇ قوشۇمچە يىرىكلىكنىڭ Ni يۈزىگە ماس كېلىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا ، FS- ۋە BS-NGF / SiO2 / Si ئەۋرىشكىسىنىڭ گىرۋىكىدە ئورۇنلانغان AFM رەسىملىرى NGF نىڭ قېلىنلىقى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 100 ۋە 80 nm بولغان (SI7 رەسىم). BS-NGF نىڭ قېلىنلىقى كىچىكرەك بولسا يەر يۈزىنىڭ ئالدىدىكى گازغا بىۋاسىتە ئۇچرىمىغانلىقىنىڭ نەتىجىسى بولۇشى مۇمكىن.
SiO2 / Si wafer دىكى پولىمېرسىز NGF (NiAG) يۆتكەلدى (2c رەسىمگە قاراڭ): تىپىك رايونلار) - a). (c, d) يۆتكەلگەن BS-NGF نىڭ SEM رەسىملىرى: تۆۋەن ۋە يۇقىرى چوڭايتىش (c تاختايدىكى ئاپېلسىن مەيدانى كۆرسەتكەن تىپىك رايونغا ماس كېلىدۇ). (e, f) يۆتكەلگەن FS- ۋە BS-NGF لارنىڭ AFM رەسىملىرى. كۆك يا ئوق FLG رايونىغا ۋەكىللىك قىلىدۇ - ئوچۇق سېلىشتۇرما ، سىيان ئوق - قارا MLG سېلىشتۇرمىسى ، قىزىل ئوق - قارا سېلىشتۇرما NGF رايونىغا ، ماگېنتا يا ئوق قاتلاشقا ۋەكىللىك قىلىدۇ.
يېتىلگەن ۋە يۆتكەلگەن FS- ۋە BS-NGF نىڭ خىمىيىلىك تەركىبى X نۇرى فوتو ئېلېكتر سپېكتروسكوپى (XPS) تەرىپىدىن ئانالىز قىلىنغان (4-رەسىم). ئۆلچەنگەن FS- ۋە BS-NGFs (NiAG) نىڭ Ni تارماق ئېلېمېنتى (850 eV) غا ماس كېلىدىغان ئۆلچەملىك سپېكترادا ئاجىز چوققا كۆرۈلدى (رەسىم 4a ، b). يۆتكەلگەن FS- ۋە BS-NGF / SiO2 / Si نىڭ ئۆلچەملىك سپېكترىدا چوققا چوققا يوق (4c رەسىم . 4d - f رەسىملەردە FS-NGF / SiO2 / Si نىڭ C 1 s ، O 1 s ۋە Si 2p نىڭ يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى سپېكترى كۆرسىتىلدى. گرافتنىڭ C 1 s نىڭ باغلاش ئېنېرگىيىسى 284.4 eV53.54. گرافت چوققىسىنىڭ تۈز شەكىللىك شەكلى ئادەتتە 4d54 رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك سىممېترىك ئەمەس دەپ قارىلىدۇ. يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى يادرولۇق C 1 s سپېكترى (4d رەسىم) مۇ ئىلگىرىكى يۆتكىلىشكە ماس كېلىدىغان ساپ يۆتكىلىشنى (يەنى پولىمېر قالدۇقى يوق) جەزملەشتۈردى. يېڭىدىن ئۆستۈرۈلگەن ئەۋرىشكە (NiAG) نىڭ C 1 s سپېكترىنىڭ سىزىقلىق كەڭلىكى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 0.55 ۋە 0.62 eV. بۇ قىممەتلەر SLG نىڭكىدىن يۇقىرى (SiO2 تارماق لىنىيىسىدىكى SLG ئۈچۈن 0.49 eV) 38. قانداقلا بولمىسۇن ، بۇ قىممەتلەر يۇقىرى يۆنىلىشلىك پىرولىتلىق گرافېن ئەۋرىشكىسى (~ 0.75 eV) 53,54,55 نىڭ ئىلگىرى خەۋەر قىلىنغان لىنىيىدىن كىچىك بولۇپ ، نۆۋەتتىكى ماتېرىيالدا كەمتۈك كاربون ئورۇنلىرىنىڭ يوقلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. C 1 s ۋە O 1 s يەر يۈزى سپېكترىدىمۇ مۈرىسى كەمچىل بولۇپ ، يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى چوققا ئايرىشنىڭ ئېھتىياجىنى يوقاتتى. گرافت ئەۋرىشكىسىدە دائىم كۆرۈلىدىغان 291.1 eV ئەتراپىدا π → π * سۈنئىي ھەمراھ چوققىسى بار. Si 2p ۋە O 1 s يادرولۇق دەرىجىدىكى سپېكترىدىكى 103 eV ۋە 532.5 eV سىگنالى ئايرىم-ئايرىم ھالدا SiO2 56 تارماق ئېغىزىغا تەۋە. XPS يەر يۈزىگە سەزگۈر تېخنىكا ، شۇڭا NGF يۆتكىلىشتىن ئىلگىرى ۋە كېيىن بايقالغان Ni ۋە SiO2 غا ماس كېلىدىغان سىگناللار FLG رايونىدىن كەلگەن دەپ قارىلىدۇ. مۇشۇنىڭغا ئوخشاش نەتىجىلەر يۆتكەلگەن BS-NGF ئەۋرىشكىسىدىمۇ كۆرسىتىلدى (كۆرسىتىلمىدى).
NiAG XPS نىڭ نەتىجىسى: (d - f) FS-NGF / SiO2 / Si ئەۋرىشكىسىنىڭ يادرولۇق دەرىجىدىكى C 1 s ، O 1s ۋە Si 2p نىڭ يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى سپېكترى.
يۆتكەلگەن NGF خرۇستالنىڭ ئومۇمىي سۈپىتى X نۇرى دىففراكسىيەسى (XRD) ئارقىلىق باھالانغان. يۆتكەلگەن FS- ۋە BS-NGF / SiO2 / Si نىڭ تىپىك XRD ئەندىزىسى (SI8 رەسىم) گرافتقا ئوخشاش دىففراكسىيە چوققىسىنىڭ (0 0 0 2) ۋە (0 0 0 4) نىڭ 26.6 ° ۋە 54.7 ° دە بارلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. . بۇ NGF نىڭ يۇقىرى كىرىستاللىق سۈپىتىنى ئىسپاتلاپ بېرىدۇ ھەمدە يۆتكىلىش باسقۇچىدىن كېيىن ساقلانغان d = 0.335 nm ئارىلىقىدىكى ئارىلىققا ماس كېلىدۇ. دىففراكسىيە چوققىسىنىڭ كۈچلۈكلۈك دەرىجىسى (0 0 0 2) دىففراكسىيە چوققىسىنىڭ (0 0 0 4) تەخمىنەن 30 ھەسسىسىگە توغرا كېلىدۇ ، بۇ NGF خرۇستال ئايروپىلانىنىڭ ئەۋرىشكە يۈزى بىلەن ياخشى ماسلاشقانلىقىنى كۆرسىتىدۇ.
SEM ، Raman سپېكتروسكوپ ، XPS ۋە XRD نىڭ نەتىجىسىگە قارىغاندا ، BS-NGF / Ni نىڭ سۈپىتى FS-NGF / Ni بىلەن ئوخشاش بولۇپ ، گەرچە ئۇنىڭ قوپاللىقى بىر قەدەر يۇقىرى بولسىمۇ (SI2 ، SI5 رەسىملەر) and SI7).
قېلىنلىقى 200 nm غا يېتىدىغان پولىمېرلىق قەۋىتى بار SLGs سۇدا لەيلىيەلەيدۇ. بۇ تەڭشەش ئادەتتە پولىمېرلىق ھۆل خىمىيىلىك يۆتكەش جەريانىدا ئىشلىتىلىدۇ 22،38. گرافېن ۋە گرافت گىدروپوبىك (ھۆل بۇلۇڭ 80-90 °) 57. دوكلاتتا دېيىلىشىچە ، گرافېن ۋە FLG نىڭ ھەر ئىككىسىنىڭ يوشۇرۇن ئېنېرگىيە يۈزى بىر قەدەر تەكشى بولۇپ ، يەر يۈزىدىكى سۇنىڭ يان تەرەپتىكى ھەرىكىتى ئۈچۈن تۆۋەن يوشۇرۇن ئېنېرگىيە (~ 1 kJ / مول) بار. قانداقلا بولمىسۇن ، سۇنىڭ گرافېن ۋە ئۈچ قەۋەت گرافېن بىلەن ھېسابلانغان ئۆز-ئارا تەسىر ئېنېرگىيىسى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 13 ۋە - 15 kJ / مول ، 58 بولۇپ ، سۇنىڭ NGF (300 قەۋەت) بىلەن بولغان ئۆز-ئارا تەسىرنىڭ گرافېنغا سېلىشتۇرغاندا تۆۋەنرەك ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇ بەلكىم ئەركىن ھالدا NGF نىڭ سۇ يۈزىدە تەكشى بولۇپ قېلىشىدىكى سەۋەبلەرنىڭ بىرى بولۇشى مۇمكىن ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا ، ئەركىن گرافېن (سۇدا لەيلەپ تۇرىدۇ) ئۆرۈلۈپ پارچىلىنىدۇ. NGF پۈتۈنلەي سۇغا چۆمۈلسە (قوپال ۋە تەكشى NGF نىڭ نەتىجىسى ئوخشاش) ، قىرلىرى ئېگىلىدۇ (SI4 رەسىم). پۈتۈنلەي چۆمۈلۈش مەسىلىسىدە ، NGF بىلەن سۇنىڭ ئۆز-ئارا تەسىر قىلىش ئېنېرگىيىسىنىڭ بىر ھەسسە قاتلىنىدىغانلىقى (لەيلىمە NGF غا سېلىشتۇرغاندا) ۋە NGF قاتلىمىنىڭ گىرۋەكلىرىنىڭ يۇقىرى ئالاقىلىشىش بۇلۇڭىنى (گىدروپوبىكلىق) ساقلاپ قېلىشىدىن ئۈمىد بار. ئىشىنىمىزكى ، سىتىراتىگىيىلەرنى تۈزۈپ ، قىستۇرۇلغان NGF نىڭ گىرۋەكلىرىنىڭ بۈدرە بولۇشىدىن ساقلانغىلى بولىدۇ. بىر خىل ئۇسۇل ئارىلاشما ئېرىتمە ئىشلىتىپ گرافت پىلاستىنكىسىنىڭ ھۆل رېئاكسىيەسىنى تەڭشەش.
SLG نىڭ ھۆل خىمىيىلىك يۆتكىلىش جەريانى ئارقىلىق ھەر خىل تارماق ئېلېمېنتلارغا يۆتكىلىشى ئىلگىرى خەۋەر قىلىنغان. ئادەتتە گرافېن / گرافت پىلاستىنكىسى ۋە تارماق ئېلېمېنتلار ئارىسىدا ئاجىز ۋان دېر ۋالس كۈچلىرىنىڭ مەۋجۇت ئىكەنلىكى قوبۇل قىلىنغان (مەيلى SiO2 / Si38,41,46,60 ، SiC38 ، Au42 ، Si تۈۋرۈك 22 ۋە لازېرلىق كاربون پىلاستىنكىسى 30 ، 34 ياكى جانلىق). مەسىلەن polyimide 37). بۇ يەردە ئوخشاش تۈردىكى ئۆز-ئارا تەسىر پەيدا قىلىدۇ دەپ پەرەز قىلىمىز. بىز بۇ يەردە مېخانىكىلىق بىر تەرەپ قىلىش جەريانىدا (ۋاكۇئۇم ۋە ياكى ئاتموسفېرا شارائىتىدا ياكى ساقلاش جەريانىدا تەسۋىرلەنگەن) تارماق ئېلېمېنتلارنىڭ ھېچقانداق بۇزۇلۇشى ياكى سويۇلۇشىنى كۆزىتمىدۇق (مەسىلەن ، 2-رەسىم ، SI7 ۋە SI9). بۇنىڭدىن باشقا ، بىز NGF / SiO2 / Si ئەۋرىشكىسىنىڭ يادرولۇق سەۋىيىسىنىڭ XPS C 1 s سپېكترىدا SiC چوققىسىنى كۆرمىدۇق (4-رەسىم). بۇ نەتىجىلەر NGF بىلەن نىشان تارماق بالا ئوتتۇرىسىدا خىمىيىلىك باغلىنىشنىڭ يوقلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
ئالدىنقى بۆلەكتە ، «FS- ۋە BS-NGF نىڭ پولىمېرسىز يۆتكىلىشى» دە ، بىز NGF نىڭ نىكېل ياپقۇچنىڭ ئىككى تەرىپىدە ئۆسۈپ يېتىلىدىغانلىقىنى كۆرسەتتۇق. بۇ FS-NGFs ۋە BS-NGF لار يەر يۈزىنىڭ يىرىكلىكى جەھەتتە ئوخشاش ئەمەس ، بۇ بىزنىڭ ھەر بىر تىپقا ئەڭ ماس كېلىدىغان قوللىنىشچان پروگراممىلارنى تەتقىق قىلىشىمىزغا تۈرتكە بولدى.
FS-NGF نىڭ سۈزۈكلىكى ۋە سىلىقلىقىنى كۆزدە تۇتۇپ ، ئۇنىڭ يەرلىك قۇرۇلمىسى ، ئوپتىكىلىق ۋە ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىنى تېخىمۇ تەپسىلىي ئۆگەندۇق. پولىمېر يۆتكىمەس FS-NGF نىڭ قۇرۇلمىسى ۋە قۇرۇلمىسى ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (TEM) تەسۋىر ھاسىل قىلىش ۋە تاللانغان رايون ئېلېكترون دىففراكسىيەسى (SAED) ئەندىزىسىنى ئانالىز قىلىش بىلەن خاراكتېرلەنگەن. مۇناسىپ نەتىجىلەر 5-رەسىمدە كۆرسىتىلدى ، تۆۋەن دەرىجىدىكى چوڭايتىش پىلانى TEM تەسۋىر ھاسىل قىلىشتا ئوخشىمىغان ئېلېكترونلۇق سېلىشتۇرما ئالاھىدىلىككە ئىگە NGF ۋە FLG رايونلىرىنىڭ بارلىقى ئاشكارىلاندى ، يەنى ئايرىم-ئايرىم ھالدا قاراڭغۇ ۋە يورۇق رايونلار (5a رەسىم). بۇ فىلىم NGF بىلەن FLG نىڭ ئوخشىمىغان رايونلىرى ئارىسىدا ياخشى مېخانىكىلىق مۇكەممەللىك ۋە مۇقىملىقنى نامايەن قىلغان بولۇپ ، قاپلاش نىسبىتى ياخشى ، بۇزۇلۇشى ۋە يىرتىلىشى يوق ، بۇمۇ SEM (3-رەسىم) ۋە يۇقىرى چوڭايتىش TEM تەتقىقاتى (5c-e) تەرىپىدىن ئىسپاتلانغان. بولۇپمۇ 5d رەسىمدە كۆۋرۈك قۇرۇلمىسىنىڭ ئەڭ چوڭ قىسمى (5d رەسىمدىكى قارا چېكىتلىك ئوق بىلەن بەلگە قويۇلغان ئورۇن) كۆرسىتىلدى ، بۇ ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك بولۇپ ، كەڭلىكى تەخمىنەن 51 گرافېن قەۋىتىدىن تەركىب تاپقان. ئارىلىق ئارىلىقى 0.33 ± 0.01 nm بولغان تەركىب ئەڭ تار رايوندىكى بىر نەچچە قەۋەت گرافېنغا قىسقارتىلدى (5 d رەسىمدىكى قاتتىق قارا ئوقنىڭ ئۇچى).
كاربون لازېرلىق مىس تورىدا پولىمېرسىز NiAG ئەۋرىشكىسىنىڭ تەكشىلىكتىكى TEM تەسۋىرى: (a, b) NGF ۋە FLG رايونلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالغان تۆۋەن چوڭايتىلغان TEM رەسىملىرى ، ئوخشاش رەڭدىكى بەلگە. A ۋە c تاختىسىدىكى يېشىل ئوقلار نۇرنى توغرىلاش جەريانىدا ئايلانما بۇزۇلغان رايونلارنى كۆرسىتىدۇ. (f - i) ئوخشىمىغان رايونلاردىكى SAED ئەندىزىسى ئايرىم-ئايرىم ھالدا كۆك ، سېرىق ، قىزغۇچ سېرىق ۋە قىزىل چەمبەر ئارقىلىق كۆرسىتىلىدۇ.
5c رەسىمدىكى لېنتا قۇرۇلمىسى گرافت رېشاتكا ئايروپىلانىنىڭ تىك يۆنىلىشىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ (بۇ 5c رەسىمدىكى قىستۇرما) ئارتۇقچە تۆلەمگە ئېرىشەلمىگەن قىرقىش بېسىمى سەۋەبىدىن فىلىم بويىدىكى نانوفولدنىڭ شەكىللىنىشىدىن بولۇشى مۇمكىن. . يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى TEM ئاستىدا ، بۇ نانوفولد 30 NGF رايونىنىڭكىگە ئوخشىمايدىغان كىرىستاللوگرافىك يۆنىلىشىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. گرافىك رېشاتكىنىڭ ئاساسىي ئايروپىلانى باشقا فىلىملەرگە ئوخشاش توغرىسىغا ئەمەس ، بەلكى تىك يۆنىلىشكە توغرىلانغان (5c رەسىمگە قىستۇر). ئوخشاشلا ، FLG رايونى ئاندا-ساندا 5b ، 5e رەسىملەردە تۆۋەن ۋە ئوتتۇرا چوڭايتىشتا كۆرۈلىدىغان سىزىقلىق ۋە تار بەلۋاغقا ئوخشاش قاتلىنىدىغان (كۆك ئوق بىلەن بەلگە قويۇلغان) قاتلىنىدۇ. 5e رەسىمدىكى قىستۇرما FLG ساھەسىدە ئىككى ۋە ئۈچ قەۋەتلىك گرافېن قەۋىتىنىڭ بارلىقىنى ئىسپاتلايدۇ (پىلانېت ئارىلىقى 0.33 ± 0.01 nm) ، بۇ بىزنىڭ ئالدىنقى نەتىجىلىرىمىز بىلەن بىردەك. بۇنىڭدىن باشقا ، سىمسىز كاربون پىلاستىنكىسى (يۇقىرى كۆرۈنۈشلۈك TEM ئۆلچەش ئېلىپ بارغاندىن كېيىن) مىس تورغا يۆتكەلگەن پولىمېرسىز NGF نىڭ خاتىرىلەنگەن SEM رەسىملىرى SI9 رەسىمدە كۆرسىتىلدى. ياخشى توختىتىلغان FLG رايونى (كۆك ئوق بىلەن بەلگە قويۇلغان) ۋە SI9f رەسىمدىكى بۇزۇلغان رايون. كۆك ئوق (يۆتكەلگەن NGF نىڭ چېتىدە) قەستەن ئوتتۇرىغا قويۇلغان بولۇپ ، FLG رايونىنىڭ پولىمېرسىز يۆتكىلىش جەريانىغا قارشى تۇرالايدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. خۇلاسىلەپ ئېيتقاندا ، بۇ رەسىملەر TEM ۋە SEM ئۆلچەش جەريانىدا قاتتىق بىر تەرەپ قىلىنغان ۋە يۇقىرى ۋاكۇئۇمغا ئۇچرىغاندىن كېيىنمۇ قىسمەن توختىتىلغان NGF (FLG رايونىنىمۇ ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ) نىڭ مېخانىك پۈتۈنلىكىنى ساقلايدىغانلىقىنى ئىسپاتلايدۇ (SI9 رەسىم).
NGF نىڭ ئېسىل تەكشىلىكى سەۋەبىدىن (5a رەسىمگە قاراڭ) ، تورمۇزنى [0001] دائىرە ئوقى بويىغا توغرىلاپ ، SAED قۇرۇلمىسىنى تەھلىل قىلىش تەس ئەمەس. فىلىمنىڭ يەرلىك قېلىنلىقى ۋە ئورنىنىڭ ئوخشىماسلىقىغا ئاساسەن ، ئېلېكترونلۇق دىففراكسىيە تەتقىقاتى ئۈچۈن بىر قانچە قىزىقىدىغان رايون (12 نومۇر) ئېنىقلاندى. 5a - c رەسىمدە ، بۇ تىپىك رايونلارنىڭ تۆتى رەڭلىك چەمبەر (كۆك ، سېرىق ، قىزغۇچ سېرىق ۋە قىزىل كودلانغان) بىلەن بەلگە قويۇلغان. SAED ھالىتى ئۈچۈن 2 ۋە 3-رەسىملەر. 5f ۋە g رەسىملەر 5-ۋە 5-رەسىملەردە كۆرسىتىلگەن FLG رايونىدىن ئېلىنغان. ئۇلارنىڭ بۇرمىلانغان گرافېنغا ئوخشايدىغان ئالتە تەرەپلىك قۇرۇلمىسى بار. بولۇپمۇ 5f رەسىمدە [0001] رايون ئوقىنىڭ يۆنىلىشى ئوخشاش ئۈچ ئۈستۈنكى ئۈستۈنكى شەكىل كۆرسىتىلدى ، 10 ° ۋە 20 ° ئەتراپىدا ئايلىنىدۇ ، بۇ ئۈچ جۈپ (10-10) ئەكىس ئەتتۈرۈشنىڭ بۇلۇڭ ماسلاشمىغانلىقىنى ئىسپاتلايدۇ. ئوخشاشلا ، 5g رەسىمدە 20 ° لىك ئايلىنىدىغان ئىككى ئۈستۈنكى ئالتە تەرەپلىك شەكىل كۆرسىتىلدى. FLG رايونىدىكى ئىككى ياكى ئۈچ گۇرۇپپا ئالتە تەرەپلىك ئەندىزە بىر-بىرىگە سېلىشتۇرغاندا ئايرۇپىلان ياكى ئايروپىلان سىرتىدىكى گرافېن قەۋىتىدىكى ئۈچ قەۋەتتىن پەيدا بولىدۇ. بۇنىڭغا سېلىشتۇرغاندا ، 5h رەسىمدىكى ئېلېكترون دىففراكسىيە ئەندىزىسى (5a رەسىمدە كۆرسىتىلگەن NGF رايونىغا ماس كېلىدۇ) يەككە [0001] ئەندىزىسىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ، ئومۇمىي يۇقىرى نۇقتا دىففراكسىيە كۈچلۈكلىكى ، ماتېرىيالنىڭ قېلىنلىقىغا ماس كېلىدۇ. بۇ SAED تىپلىرى 64 كۆرسەتكۈچتىن يەكۈنلەنگەندەك FLG غا قارىغاندا قېلىنراق گرافىكلىق قۇرۇلما ۋە ئوتتۇرا يۆنىلىشكە ماس كېلىدۇ. FLG رايونىدا ئالاھىدە دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدىغىنى شۇكى ، خىرۇستاللارنىڭ مەلۇم دەرىجىدىكى ئايروپىلان ياكى ئايروپىلان سىرتىدىكى خاتالىقى بار. Ni 64 فىلىمىدە ئۆستۈرۈلگەن NGF ئۈچۈن ئايروپىلاننىڭ ئايلىنىش بۇلۇڭى 17 گرادۇس ، 22 ° ۋە 25 ° بولغان گرافت زەررىچىلىرى / قەۋەتلىرى ئىلگىرى خەۋەر قىلىنغان. بۇ تەتقىقاتتا كۆزىتىلگەن ئايلىنىش بۇلۇڭىنىڭ قىممىتى بۇرمىلانغان BLG63 گرافېننىڭ ئىلگىرى كۆزىتىلگەن ئايلىنىش بۇلۇڭى (° 1 °) بىلەن بىردەك.
NGF / SiO2 / Si نىڭ ئېلېكتر خۇسۇسىيىتى 300 × 10 مىللىمېتىردىن ئېشىپ كەتتى. ئېلېكترونلۇق توشۇغۇچىنىڭ قويۇقلۇقى ، يۆتكىلىشچانلىقى ۋە ئۆتكۈزۈشچانلىقىنىڭ قىممىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 1.6 × 1020 cm-3 ، 220 cm2 V-1 C-1 ۋە 2000 S-cm-1. بىزنىڭ NGF نىڭ يۆتكىلىشچانلىقى ۋە ئۆتكۈزۈشچانلىقى تەبىئىي گرافت 2 گە ئوخشايدۇ ھەمدە سودا خاراكتېرلىك يۇقىرى يۆنىلىشلىك پىرولىتلىق گرافت (3000 سېلسىيە گرادۇستا ئىشلەپچىقىرىلىدۇ) دىن يۇقىرى. كۆزىتىلگەن ئېلېكترون توشۇغۇچىنىڭ قويۇقلۇقى قىممىتى يۇقىرى تېمپېراتۇرا (3200 سېلسىيە گرادۇس) پولىئمىدلىق جەدۋەل 20 دىن پايدىلىنىپ تەييارلانغان مىكرو قېلىن گرافت پىلاستىنكىسى ئۈچۈن يېقىندا خەۋەر قىلىنغان (7.25 × 10 cm-3) دىن يۇقىرى ئىككى زاكاز.
بىز يەنە كۋارتس ئاستى قىسمىغا يۆتكەلگەن FS-NGF دا ئۇلترا بىنەپشە نۇردا تارقىلىشچان ئۆلچەش ئېلىپ باردۇق (6-رەسىم). ھاسىل بولغان سپېكترى 350 ~ 800 nm ئارىلىقىدا% 62 لىك تۇراقلىق توك يەتكۈزۈشنى كۆرسىتىدۇ ، بۇ NGF نىڭ نۇرغا سۈزۈك ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىدۇ. ئەمەلىيەتتە ، 6b رەسىمدىكى ئەۋرىشكىنىڭ رەقەملىك سۈرىتىدىن «KAUST» دېگەن ئىسىمنى كۆرگىلى بولىدۇ. گەرچە NGF نىڭ نانو كىرىستال قۇرۇلمىسى SLG بىلەن ئوخشىمىسىمۇ ، ئەمما ھەر بىر قەۋەتتە% 2.3 توك يەتكۈزۈش زىيىنى قائىدىسىنى ئىشلىتىپ قاتلام سانىنى تەخمىنەن مۆلچەرلىگىلى بولىدۇ. بۇ مۇناسىۋەتكە ئاساسلانغاندا ، تارقىلىش نىسبىتى% 38 بولغان گرافېن قەۋىتىنىڭ سانى 21. ئۆسكەن NGF ئاساسلىقى 300 گرافېن قەۋىتىدىن تەركىب تاپقان ، يەنى قېلىنلىقى تەخمىنەن 100 nm (1-رەسىم ، SI5 ۋە SI7). شۇڭلاشقا ، بىز كۆزىتىلگەن ئوپتىكىلىق سۈزۈكلۈكنىڭ FLG ۋە MLG رايونلىرىغا ماس كېلىدىغانلىقىنى پەرەز قىلىمىز ، چۈنكى ئۇلار پۈتۈن فىلىمگە تارقالغان (رەسىم 1 ، 3 ، 5 ۋە 6c رەسىملەر). يۇقارقى قۇرۇلما سانلىق مەلۇماتلىرىدىن باشقا ، ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە سۈزۈكلۈكى يەنە يۆتكەلگەن NGF نىڭ يۇقىرى كىرىستال سۈپىتىنى ئىسپاتلايدۇ.
(a) ئۇلترا بىنەپشە نۇردا كۆرۈلىدىغان توك يەتكۈزۈش ئۆلچەش ، (b) ۋەكىللىك ئەۋرىشكە ئارقىلىق كۋارتستا تىپىك NGF يۆتكەش. (3) تەكشى تەقسىملەنگەن FLG ۋە MLG رايونلىرى NGF نىڭ سىخېمىسى (1-رەسىمگە قاراڭ) دىئاگراممىدىكى ئىختىيارى شەكىللەر ۋە ئۇلارنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى پەقەت ئوبرازلىق مەقسەتتە بولۇپ ، ئەمەلىي رايونلارغا ماس كەلمەيدۇ.
CVD يېتىشتۈرگەن سۈزۈك NGF ئىلگىرى يالىڭاچ كرېمنىي يۈزىگە يۆتكىلىپ ، قۇياش ھۈجەيرىسىدە ئىشلىتىلگەن. ھاسىل بولغان توك ئايلاندۇرۇش ئۈنۈمى (PCE)% 1.5. بۇ NGF لار ئاكتىپ بىرىكمە قەۋەت ، توك توشۇش يولى ۋە سۈزۈك ئېلېكترود قاتارلىق كۆپ خىل ئىقتىدارلارنى ئورۇندايدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، گرافىكلىق فىلىم بىردەك ئەمەس. گرافىك ئېلېكترودنىڭ ۋاراققا قارشى تۇرۇش كۈچى ۋە ئوپتىكىلىق يەتكۈزۈلۈشىنى ئىنچىكە كونترول قىلىش ئارقىلىق تېخىمۇ ئەلالاشتۇرۇش كېرەك ، چۈنكى بۇ ئىككى خۇسۇسىيەت قۇياش ھۈجەيرىسىنىڭ PCE قىممىتىنى بەلگىلەشتە مۇھىم رول ئوينايدۇ. ئادەتتە ، گرافېن پىلاستىنكىسى كۆرۈنەرلىك يورۇقلۇققا% 97.7 سۈزۈك ، ئەمما ۋاراققا چىدامچانلىقى 200-3000 ئوم / كۋادرات مېتىر. قەۋەت سانىنى كۆپەيتىش (گرافېن قەۋىتىنى كۆپ قېتىم يۆتكەش) ۋە HNO3 (~ 30 Ohm / sq.) 66 بىلەن كۆپەيتىش ئارقىلىق گرافېن پىلاستىنكىلىرىنىڭ يەر يۈزىگە قارشى تۇرۇش كۈچىنى تۆۋەنلەتكىلى بولىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، بۇ جەريانغا ئۇزۇن ۋاقىت كېتىدۇ ، ئوخشىمىغان يۆتكىلىش قەۋىتى ھەمىشە ياخشى ئالاقىنى ساقلاپ قالالمايدۇ. ئالدى تەرىپىمىز NGF نىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقى 2000 S / cm ، پىلاستىنكا قارشىلىقى 50 ohm / sq قاتارلىق خۇسۇسىيەتلەرگە ئىگە. ۋە% 62 سۈزۈكلۈك ، ئۇنى قۇياش ئېنېرگىيىسى ھۈجەيرىسىدىكى ئۆتكۈزگۈچ قانال ياكى قارشى ئېلېكترودنىڭ ھاياتىي كۈچكە ئىگە تاللىشى قىلىدۇ.
گەرچە BS-NGF نىڭ قۇرۇلمىسى ۋە يەر يۈزى خىمىيىسى FS-NGF بىلەن ئوخشىشىپ كېتىدىغان بولسىمۇ ، ئەمما ئۇنىڭ قوپاللىقى ئوخشىمايدۇ («FS- ۋە BS-NGF نىڭ ئۆسۈشى»). ئىلگىرى بىز دەرىجىدىن تاشقىرى نېپىز پەردە گرافىك 22 نى گاز سېنزورى قىلىپ ئىشلىتەتتۇق. شۇڭلاشقا ، بىز BS-NGF نى گاز سېزىش ۋەزىپىسىگە ئىشلىتىشنىڭ مۇمكىنلىكىنى سىنىدۇق (SI10 رەسىم). ئالدى بىلەن ، BS-NGF نىڭ mm2 چوڭلۇقىدىكى بۆلەكلەر ئۆز-ئارا گىرەلىشىپ كەتكەن ئېلېكترود سېنزور ئۆزىكىگە يۆتكەلدى (SI10a-c رەسىم). ئۆزەكنىڭ ئىشلەپچىقىرىش تەپسىلاتلىرى ئىلگىرى خەۋەر قىلىنغان ئۇنىڭ ئاكتىپ سەزگۈر رايونى 9 mm267. SEM رەسىملىرىدە (SI10b ۋە c رەسىم) ، ئاستىدىكى ئالتۇن ئېلېكترود NGF ئارقىلىق ئېنىق كۆرۈندى. يەنە كېلىپ شۇنى كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، بارلىق ئەۋرىشكىلەر ئۈچۈن بىر تۇتاش ئۆزەك بىلەن قاپلىنىش ئەمەلگە ئاشقان. ھەر خىل گازلارنىڭ گاز سېنزورى ئۆلچەش خاتىرىلەنگەن (رەسىم SI10d) (SI11 رەسىم) ۋە نەتىجىدە ئىنكاس قايتۇرۇش نىسبىتى رەسىمدە كۆرسىتىلدى. SI10g. SO2 (200 ppm) ، H2 (2%) ، CH4 (200 ppm) ، CO2 (2%) ، H2S (200 ppm) ۋە NH3 (200 ppm) قاتارلىق باشقا ئارىلاشما گازلار بىلەن ئوخشاش بولۇشى مۇمكىن. مۇمكىن بولغان بىر سەۋەب NO2. گازنىڭ ئېلېكتروفىللىق خۇسۇسىيىتى 2268. گرافېن يۈزىگە ئېلان قىلىنغاندا ، ئېلېكتروننىڭ سىستېمىنىڭ سۈمۈرۈلۈشىنى ئازايتىدۇ. SI2 جەدۋەلدە BS-NGF سېنزورىنىڭ ئىنكاس ۋاقتى سانلىق مەلۇماتلىرىنى سېلىشتۇرۇش ئىلگىرى ئېلان قىلىنغان سېنزور بىلەن سېلىشتۇرۇش كۆرسىتىلدى. ئۇلترا بىنەپشە نۇر پلازمىسى ، O3 پلازمىسى ياكى ئىسسىقلىق (50-150 سېلسىيە گرادۇس) ئارقىلىق NGF سېنزورلىرىنى قايتا قوزغىتىش مېخانىزمى داۋاملىشىۋاتىدۇ ، ئەڭ ياخشىسى سىڭدۈرۈلگەن سىستېمىلارنى يولغا قويۇش 69.
CVD جەريانىدا ، كاتالىزاتورنىڭ ئىككى تەرىپىدە گرافېننىڭ ئۆسۈشى كۆرۈلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، BS- گرافېن ئادەتتە يۆتكىلىش جەريانىدا چىقىرىلىدۇ. بۇ تەتقىقاتتا ، كاتالىزاتورنىڭ ئىككى تەرىپىدە يۇقىرى سۈپەتلىك NGF نىڭ ئۆسۈشى ۋە پولىمېرسىز NGF يۆتكىلىشىنى ئەمەلگە ئاشۇرغىلى بولىدىغانلىقىنى نامايان قىلىمىز. BS-NGF FS-NGF (~ 100 nm) غا قارىغاندا نېپىز (~ 80 nm) ، بۇ پەرق BS-Ni نىڭ ئالدىدىكى گاز ئېقىمىغا بىۋاسىتە ئۇچرىمىغانلىقى بىلەن چۈشەندۈرۈلگەن. بىز يەنە NiAR تارماق ئېغىزىنىڭ يىرىكلىكىنىڭ NGF نىڭ يىرىكلىكىگە تەسىر قىلىدىغانلىقىنى بايقىدۇق. بۇ نەتىجىلەر يېتىلگەن پىلانېت FS-NGF نىڭ گرافېننىڭ ئالدىنئالا ماتېرىيالى (كۆيدۈرۈش ئۇسۇلى ئارقىلىق 70) ياكى قۇياش ئېنېرگىيىسى ھۈجەيرىسىدىكى ئۆتكۈزگۈچ قانال سۈپىتىدە ئىشلىتىشكە بولىدىغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. بۇنىڭغا سېلىشتۇرغاندا ، BS-NGF گاز بايقاشقا ئىشلىتىلىدۇ (رەسىم SI9) ، بەلكىم يەر يۈزىنىڭ يىرىكلىكى پايدىلىق بولغان ئېنېرگىيە ساقلاش سىستېمىسى 71،72 بولۇشى مۇمكىن.
يۇقىرىقىلارنى ئويلاشقاندا ، نۆۋەتتىكى ئەسەرنى CVD ئۆستۈرگەن ۋە نىكېل ياپراقچىسى ئىشلىتىپ ئىلگىرى ئېلان قىلىنغان گرافت فىلىملەر بىلەن بىرلەشتۈرۈش پايدىلىق. 2-جەدۋەلدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، بىز ئىشلەتكەن يۇقىرى بېسىم بىر قەدەر تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا (850 - 1300 سېلسىيە گرادۇس ئارىلىقىدا) ئىنكاس ۋاقتىنى (ئۆسۈش باسقۇچى) قىسقارتتى. بىزمۇ ئادەتتىكىگە قارىغاندا تېخىمۇ چوڭ ئېشىشنى قولغا كەلتۈردۇق ، بۇ كېڭىيىش يوشۇرۇن كۈچىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ئويلىنىشقا تېگىشلىك باشقا ئامىللار بار ، بۇلارنىڭ بەزىلىرىنى جەدۋەلگە كىرگۈزدۇق.
قوش يۈزلۈك يۇقىرى سۈپەتلىك NGF كاتالىزاتورلۇق CVD ئارقىلىق نىكېل ياپراقچىسىدا ئۆستۈرۈلدى. ئەنئەنىۋى پولىمېر سۇيۇقلۇقىنى يوقىتىش ئارقىلىق (مەسىلەن CVD گرافېندا ئىشلىتىلىدۇ) ، بىز NGF (نىكېل ياپقۇچنىڭ ئارقا ۋە ئالدى تەرىپىدە ئۆستۈرۈلگەن) نىڭ ھەرخىل ھالقىلىق ھالقىلىق تارماقلارغا پاكىز ۋە نۇقسانسىز ھۆل يۆتكىلىشىنى قولغا كەلتۈرىمىز. تىلغا ئېلىشقا ئەرزىيدىغىنى ، NGF FLG ۋە MLG رايونلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ (ئادەتتە 100 µm2 نىڭ% 0.1 تىن% 3 كىچە) ، قېلىن قۇرۇلما بىلەن قۇرۇلما ياخشى بىرلەشتۈرۈلگەن. Planar TEM نىڭ كۆرسىتىشىچە ، بۇ رايونلار ئىككى ياكى ئۈچ گرافت / گرافېن زەررىچىسى (كىرىستال ياكى قەۋەت) دىن تەركىب تاپقان بولۇپ ، بەزىلىرىنىڭ ئايلىنىش ماس كەلمەسلىكى 10 ~ 20 °. FLG ۋە MLG رايونلىرى FS-NGF نىڭ يورۇقلۇققا بولغان سۈزۈكلۈكىگە مەسئۇل. ئارقا ۋاراققا كەلسەك ، ئۇلارنى ئالدى ۋاراققا پاراللېل ئېلىپ يۈرۈشكە بولىدۇ ھەمدە كۆرسىتىلگەندەك ، ئىقتىدارلىق مەقسەتكە ئىگە بولالايدۇ (مەسىلەن ، گاز بايقاش ئۈچۈن). بۇ تەتقىقاتلار سانائەت كۆلىمى CVD جەريانىدىكى ئىسراپچىلىق ۋە تەننەرخنى تۆۋەنلىتىشكە ئىنتايىن پايدىلىق.
ئادەتتە ، CVD NGF نىڭ ئوتتۇرىچە قېلىنلىقى (تۆۋەن ۋە كۆپ قەۋەتلىك) گرافېن بىلەن سانائەت (مىكروومېتىر) گرافت جەدۋىلى ئارىسىدا. ئۇلارنىڭ قىزىقارلىق خۇسۇسىيەتلىرىنىڭ دائىرىسى ، بىز ئۇلارنىڭ ئىشلەپچىقىرىش ۋە توشۇش ئۈچۈن تەرەققىي قىلدۇرغان ئاددىي ئۇسۇلىمىز بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ ، بۇ فىلىملەر ھازىر ئىشلىتىلىۋاتقان ئېنېرگىيە سەرپىياتى يۇقىرى سانائەت ئىشلەپچىقىرىش جەريانىنى خەجلىمەي تۇرۇپ ، گرافتنىڭ فۇنكسىيەلىك ئىنكاسىنى تەلەپ قىلىدىغان قوللىنىشچان پروگراممىلارغا ئالاھىدە ماس كېلىدۇ.
قېلىنلىقى 25 مىللىمېتىر كېلىدىغان نىكېل ياپراقچىسى (ساپلىقى% 99.5 ، Goodfellow) سودا CVD رېئاكتورىغا (Aixtron 4 دىيۇملۇق BMPro) ئورنىتىلدى. بۇ سىستېما ئارگون بىلەن ساپلىنىپ ، 10-3 mbar لىق ئاساسىي بېسىمغا يۆتكەلدى. ئاندىن نىكېل ياپقۇچ قويۇلدى. Ar / H2 دە (Ni ياپراقچىسىنى ئالدىن 5 مىنۇت ئۇلىغاندىن كېيىن ، ياپراقچىسى 900 سېلسىيە گرادۇسلۇق 500 mbar بېسىمغا ئۇچرىغان. NGF CH4 / H2 (ھەر بىرىنىڭ 100 cm3) ئېقىمىغا 5 مىنۇت قويۇلغان. ئاندىن ئەۋرىشكە 40 سېلسىيە گرادۇسلۇق Ar ئېقىمى (4000 cm3) دىن 700 سېلسىيە گرادۇستىن تۆۋەن تېمپېراتۇرىدا سوۋۇتۇلدى.
ئەۋرىشكىنىڭ سىرتقى مورفولوگىيىسى SEM تەرىپىدىن Zeiss Merlin مىكروسكوپ (1 kV ، 50 pA) ئارقىلىق تەسۋىرلەنگەن. ئەۋرىشكە يۈزىنىڭ يىرىكلىكى ۋە NGF قېلىنلىقى AFM (ئۆلچەم سىنبەلگىسى SPM ، Bruker) ئارقىلىق ئۆلچەم قىلىنغان. TEM ۋە SAED ئۆلچەش ئەسۋابى FEI Titan 80–300 Cubed مىكروسكوپ ئارقىلىق يۇقىرى يورۇقلۇق مەيدانى قويۇپ بېرىش مىلتىقى (300 كىلوۋولت) ، FEI Wien تىپلىق يەككە ئايلىنىش ماشىنىسى ۋە CEOS لىنزا شارسىمان سۈرتكۈچنى ئىشلىتىپ ئەڭ ئاخىرقى نەتىجىگە ئېرىشتى. بوشلۇق ئېنىقلىقى 0.09 nm. NGF ئەۋرىشكىسى تەكشى TEM تەسۋىر ھاسىل قىلىش ۋە SAED قۇرۇلمىسىنى ئانالىز قىلىش ئۈچۈن كاربون لەيلىمە قاپلانغان مىس تورىغا يۆتكەلدى. شۇڭا ، كۆپىنچە ئەۋرىشكە توپى تىرەك پەردىسىنىڭ تۆشۈكچىلىرىدە توختاپ قالىدۇ. يۆتكەلگەن NGF ئەۋرىشكىسى XRD تەرىپىدىن ئانالىز قىلىنغان. رېنتىگېن نۇرى دىففراكسىيە قىلىش ئەندىزىسى پاراشوك دىففراكومېتىر (Brucker ، Cu Kα مەنبەسى بىلەن D2 فازىلىق يۆتكىلىشچان ، 1.5418 Å ۋە LYNXEYE تەكشۈرگۈچ) ئارقىلىق Cu رادىئاتسىيە مەنبەسى ئارقىلىق دىئامېتىرى 3 مىللىمېتىر.
بىر قانچە Raman نۇقتىسىنى ئۆلچەش بىرلەشتۈرۈلگەن مىكروسكوپ (Alpha 300 RA, WITeC) ئارقىلىق خاتىرىلەنگەن. تۆۋەن ھاياجانلىنىش كۈچى (% 25) بولغان 532 nm لىق لازېر ئىسسىقلىق كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغان تەسىردىن ساقلىنىش ئۈچۈن ئىشلىتىلگەن. X نۇرى فوتو ئېلېكتر سپېكتروسكوپى (XPS) Kratos Axis Ultra سپېكترى ئۆلچەش ئەسۋابىدا 300 × 700 mm2 لىك ئەۋرىشكە رايونىدا يەككە رەڭلىك Al Kα رادىئاتسىيەسى (hν = 1486.6 eV) ئارقىلىق 150 W. ئېنىقلىق سپېكترىغا ئېرىشتى. توك يەتكۈزۈش ئېنېرگىيىسى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 160 eV ۋە 20 eV. SiO2 غا يۆتكەلگەن NGF ئەۋرىشكىسى ئوپتىكىلىق مىكروسكوپتا كۈمۈش چاپلاق ئارقىلىق ياسالغان بولۇپ ، 30 W. بۇ ئەۋرىشكىلەردە ئېلېكتر ترانسپورتى ۋە زال ئېففېكتى تەجرىبىسى 300 K ۋە فىزىكىلىق خۇسۇسىيەتنى ئۆلچەش سىستېمىسىدىكى Tes 9 تېسلانىڭ ماگنىت مەيدانىنىڭ ئۆزگىرىشى (PPMS EverCool-II ، ئامېرىكا كۋانت لايىھىسى). يەتكۈزۈلگەن ئۇلترا بىنەپشە نۇر سپېكترى 350-800 nm NGF دائىرىسىدىكى لامبدا 950 ئۇلترا بىنەپشە نۇر چاستوتا سپېكترى ئارقىلىق خاتىرىلەنگەن.
خىمىيىلىك قارشىلىق سېنزورى (ئۆز-ئارا گىرەلىشىپ كەتكەن ئېلېكترود ئۆزەك) مەخسۇس بېسىلغان توك يولى تاختىسىغا سىم ئۇلانغان ۋە قارشىلىق ۋاقىتلىق ئېلىنغان. بۇ ئۈسكۈنە جايلاشقان باسما توك يولى تاختاي ئالاقىلىشىش تېرمىنالىغا ئۇلىنىپ ، گاز سېزىش ئۆيىنىڭ ئىچىگە ئورۇنلاشتۇرۇلغان 74. قارشىلىق كۆرسەتكۈچى 1 V توك بېسىمىدا ئېلىپ بېرىلغان بولۇپ ، تازىلاشتىن گازنىڭ تەسىرىگە ئۇدا سىكانىرلانغان ، ئاندىن يەنە تازىلانغان. كامېر دەسلەپتە 200 cm3 لىك ئازوت بىلەن 1 سائەت پاكىز تازىلاپ ، ھۇجرىدا بار بولغان نەملىك قاتارلىق بارلىق ئانالىزلارنىڭ چىقىرىۋېتىلىشىگە كاپالەتلىك قىلىنغان. كېيىن يەككە ئانالىزلار N2 سىلىندىرنى تاقاش ئارقىلىق ئوخشاش ئېقىش نىسبىتى 200 cm3 بولغان كامېرغا ئاستا-ئاستا قويۇپ بېرىلدى.
بۇ ماقالىنىڭ تۈزىتىلگەن نۇسخىسى ئېلان قىلىنغان بولۇپ ، ماقالىنىڭ ئۈستىدىكى ئۇلىنىش ئارقىلىق زىيارەت قىلغىلى بولىدۇ.
Inagaki, M. and Kang, F. Carbon Materials Science and Engineering: Fundamentals. ئىككىنچى نەشرى تەھرىرلەندى. 2014. 542.
پېرسون ، كاربون ، گرافت ، ئالماس ۋە فۇللېرېننىڭ HO قوللانمىسى: خۇسۇسىيىتى ، پىششىقلاپ ئىشلەش ۋە قوللىنىش. بىرىنچى نەشرى تەھرىرلەندى. 1994-يىلى ، يېڭى جېرسىي.
سەي ، ۋ. چوڭ رايون كۆپ قەۋەتلىك گرافېن / گرافت پىلاستىنكىسى سۈزۈك نېپىز ئۆتكۈزگۈچ ئېلېكترود. application. فىزىكا. Wright. 95 (12) ، 123115 (2009).
بالاندىن AA گرافېن ۋە نانو قۇرۇلمىلىق كاربون ماتېرىياللىرىنىڭ ئىسسىقلىق خۇسۇسىيىتى. Nat. مات. 10 (8) ، 569–581 (2011).
چېڭ KY ، قوڭۇر PW ۋە Cahill DG نى تۆۋەن تېمپېراتۇرىلىق خىمىيىلىك ھور چۆكۈش ئارقىلىق Ni (111) دە ئۆستۈرۈلگەن گرافت پىلاستىنكىسىنىڭ ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى. adverb. مات. Interface 3, 16 (2016).
Hesjedal, T. خىمىيىلىك پارنىڭ چۆكۈپ گرافېن پىلاستىنكىلىرىنىڭ ئۇدا ئۆسۈشى. application. فىزىكا. Wright. 98 (13) ، 133106 (2011).