Waraaqda garaafka, kaarboon cusub{0}walbo ku salaysan, waxa laga sameeyay garaafyada dabiiciga ah ama garaafiga pyrolytic aadka u jihaysan (HOPG) iyada oo loo marayo habraac gaar ah oo cadaadis ah. Waxay isku daraysaa korantada korantada ee aadka u wanaagsan, kuleylka kuleylka, iyo xasiloonida kiimikada ee garaafka iyo iftiinka, khafiifka, iyo dabacsanaanta warqadda. Abuurkeedu ma aha oo kaliya horumar la taaban karo oo xagga sayniska agabka ah, laakiin sidoo kale waxa ay muujinaysaa suurtagalnimada codsiga qoto-dheer ee dhinacyada sida tamarta, elektiroonigga, iyo deegaanka, wadista hal-abuurnimada tignoolajiyada iyo kobcinta fahamka sayniska.
1. Horumarka Sayniska ee Dhismaha iyo Waxqabadka: Kordhinta Isku-dubbarid ee Micro ilaa Macro
Muhiimadda sayniska ee warqadda garaafka ayaa ugu horrayn ka muuqata is-dhexgalkeeda gaarka ah ee ka dhexeeya qaab-dhismeed yar iyo sifooyinka makroscopic. Qalabka garaafyada dhaqameedku waxay u badan yihiin qaab bulo ama budo ah, taas oo ka dhigaysa inay adagtahay in si toos ah loo codsado codsiyada u baahan fududayn iyo dabacsanaan. Si kastaba ha ahaatee, iyadoo la xakameynayo isugeynta dhexda ee xaashida garaafyada (sida caadiga ah haysashada qaab dhismeedka la amray ee qaar ka mid ah lakabyada kaarboonka isku dhafan ee sp²), warqad graphite waxay gaartaa iskutallaab - dhismo cabbir ah oo laga bilaabo laba{3} nanosheets cabbir leh ilaa joogto ah makroscopic. Dhumucdiisuna waa 0.05 -1mm kaliya, cufnaantiisuna waa qiyaastii 2.1{10}}2.3g/cm³ (oo u dhaw cufnaanta garaafka). Si kastaba ha ahaatee, waxa ay ku faantaa -kulka diyaarada ee 1000-3000 W/(m·K) (la barbardhigi karo graphene hal lakab ah), korantada korantada ee 10⁵-10⁶ S/m (ku dhawaad 80% naxaasta), iyo caabbinta kiimikaad ee heer sare ah (acid iyo alkali caabbinta). Isku dhafkan fudud, dhaqdhaqaaqa sare, iyo xasiloonida ayaa ka gudubta wax-qabadka dabiiciga ah ee alaab-dhaqameedka, bixinta aasaaska muhiimka ah ee wax ka qabashada caqabadaha maareynta kulaylka ee gudbinta tamarta iyo baahida loo qabo korantada dabacsan ee qalabka elektaroonigga ah.
2. Hal-abuurnimada Qaybta Tamarta: Hagaajinta Maaraynta Kulaylka iyo Hufnaanta Kaydinta Tamarta
Marka laga soo tago horumarka degdega ah ee tignoolajiyada tamarta, qiimaha ugu muhiimsan ee warqadda garaafka ayaa ugu horrayn ka muuqda maaraynta kulaylka. Isticmaalka baahsan ee {{1}Aalaadaha cufnaanta korantada (sida 5G chips stations-ka iyo baytariyada baabuurta tamarta cusub), hoos u dhaca waxqabadka iyo xitaa shilalka badbaadada ee ay sababto kulaylka deegaanku waxay noqdeen caqabad weyn. Warqada garaafka, oo leh ultra{4}}sare- diyaarada kulaylka hawada, si hufan u qabata kulaylka hab la beegsanayo (tusaale, kulaylka jihada toosan ee interlayer waa kaliya ilaa 10 W/(m·K), halka ay gaadhi karto dhawr kun gudaha{7}} jihada diyaarada. Tani waxay ka dhigaysaa in si weyn loogu isticmaalo lakabyada fidinta kulaylka baytari (sida filimka kulaylka graphite ee ku jira batteriga 4680 ee Tesla) iyo sida kuleylka kuleylka ee chips LED. Xogta tijaabadu waxay muujinaysaa in ku darista lakabka garaafiga ee xaashida garaafyada modules baytariyada lithium ay yareyn karto heerkulka ugu sarreeya inta lagu jiro kharashka iyo soo saarista 15-20 digrii oo waxay kordhisaa nolosha wareegga in ka badan 30%.
Warqada graphite waxay sidoo kale ka ciyaartaa door muhiim ah aaladaha kaydinta tamarta. Sida maaddada korantada dabacsan ee supercapacitors, hab-dhaqankeeda sare waxa ay yaraynaysaa iska caabbinta wajiyada dhexdooda (in ka badan 50% ka hooseeya electrodes-ka kaarboonka firfircoon ee dhaqameed). Qaab dhismeedkeeda lakabka ah ayaa bixiya laba - wadooyin fidineed oo xawli ah oo loogu talagalay ions (sida Li⁺ iyo Na⁺), taas oo awood u siinaysa aaladda in ay ilaaliso in ka badan 90% awoodeeda bilowga ah xitaa marka la leexiyo. Gaar ahaan, xaashida garaafyada waxay u adeegi kartaa sidii substrate kaalmeeya xuubabka korantada ee adag{6} state Shaqaynta dusha sare (sida soo bandhigida kooxaha sulfonic acid) waxay kor u qaadi kartaa isku-duubnaanta ion lithium ee baytariyada birta ah ee lithium, waxay joojinaysaa korriinka dendrite, oo sidaas awgeed waxay hagaajinaysaa badbaadada baytariga.
3. Awoodsiinta Elektrooniga iyo Tiknoolajiyada Dareenka: Qalab Dhagaxa gees ah oo loogu talagalay Elektaroonigga dabacsan
Horumarka degdega ah ee aaladaha elektiroonigga ah ee dabacsan (sida dareemayaasha la xidhan karo iyo muraayadaha shaashadda laalaabi karo), agabka dhaq-dhaqaaqa adag ee dhaqameed (sida filimada birta ah iyo indium tin oxide (ITO)) ma awoodaan inay buuxiyaan shuruudahan sababtoo ah jilicsanaantooda iyo dabacsanaantooda. Waraaqda graphite ee laba-geesoodka ah ee dabacsanaanta iyo socodsiinta waxay ka dhigtaa beddel ku habboon: waxay u adkeysan kartaa in ka badan 10 ⁵ leexin (oo leh radius qalloocan oo ka yar 1mm) iyada oo aan la lumin hab-dhismeedkeeda, waxaana loo samayn karaa qaab kasta iyada oo loo marayo mashiin fudud (sida goynta iyo feeray). Tusaale ahaan, dareemeyaasha dabacsanaanta, xaashida garaafka waxa ay ka kooban tahay polymers laastiik ah, iyada oo ka faa'iidaysata dareenkeeda isbeddelada iska caabbinta korantada ee culayska leh (oo leh iskudar dareen (GF) ee 5-10), taas oo awood u siinaysa sare - la socodka saxda ah ee qallafsanaanta daqiiqadaha (sida garaaca wadnaha iyo dhaqdhaqaaqa wadajirka ah). Dhinaca maqaarka elegtarooniga ah, xaashida garaafka -Dareemayaal ku salaysan waxay si adag ugu shaqayn karaan heerkul balaadhan oo ah -20 darajo ilaa 150 digrii, iyagoo siinaya taageero farsamo oo muhiim u ah jawaab celinta taabashada ee robots-biomimetic.
4. Qiimaha suurtagalka ah ee Sayniska Deegaanka iyo Waara
Muhiimadda sayniska ee warqadda garaafyada ayaa sidoo kale ku fidsan ilaalinta deegaanka. Maadkeeda cayriin, graphite, waa walxo kaarboon oo fara badan oo laga helo qolofta dhulka ( kaydka garaafiga dabiiciga ah ee caalamiga ah ayaa ka badan 300 milyan oo tan). Intaa waxaa dheer, habka wax-soo-saarka ayaa u oggolaanaya dib-u-warshadaynta qashinka graphite electrodes (sida kuwa ka soo baxa birta), gaaritaanka dib-u-isticmaalka kheyraadka, iyadoo la raacayo mabaadi'da kiimikada cagaaran. Intaa waxa dheer, qaab dhismeedka daloolsan ee warqada graphite (suuqnimadeeda waxa lagu hagaajin karaa oksaydhaynta la kantaroolay{4}}nidaamka dhimista) waxa ay awood u siinaysaa in ay muujiso wax qabad aad u wanagsan oo wasakhaysan sida ions birta culus iyo midabada organic. Tijaabooyinku waxay muujiyeen in warqadda garaafiga ah ee amino{6} shaqaynaysa ay gaadhi karto awoodda xayaysiinta ee 280 mg/g ee Pb²⁺, taas oo aad uga badan ta kaarboonka firfircoon (qiyaastii 100 mg/g). Muddada dheer, kaarboonka wakiil ahaan{10}Walaxda shaqaynaysa ee ku salaysan, xaashida graphite waxay bixisaa qalab cusub oo "kaarboon{11}}to{12}}kaarbon" tignoolajiyada (sida adsorption kaarbon dioxide iyo beddelka) ee looga dan leeyahay in lagu gaadho dhexdhexaadnimada kaarboon.
Muhiimadda sayniska ee xaashida garaafyada kaliya kuma jirto doorkeeda sida "qalabka buundada," isku xirka cilmi baarista aasaasiga ah iyo codsiyada injineernimada: laga soo bilaabo muujinta qaababka isu imaatinka labada{0}qalabka kaarboonka ee mikroscale ilaa kor u qaadida halabuurnimada tamarta, elektiroonigga, iyo tignoolajiyada deegaanka ee masraxa. Iyada oo la wanaajinayo hababka diyaarinta (sida korriinka tooska ah ee waaweyn-warqado garaafka aagga iyadoo la adeegsanayo kaydinta uumiga kiimikada (CVD)) iyo horumarin dheeraad ah oo ku saabsan qaabaynta shaqada (sida qaabaynta qaab dhismeedka elektarooniga ah iyadoo lagu daro nitrogen ama atomyada boron), warqad graphite ah ayaa la filayaa inay sii waddo ballaarinta xuduudaheeda codsi oo ay noqoto mid ka mid ah agabka aasaasiga ah ee warshadaha ee taageeraya Kacaanka Afaraad.
