| 商品名稱: 石墨烯從基礎到應用 | 齣版社: 化學工業齣版社 | 齣版時間:2017-01-01 |
| 作者:劉雲圻 | 譯者: | 開本: 32開 |
| 定價: 148.00 | 頁數: | 印次: 1 |
| ISBN號:9787122301543 | 商品類型:圖書 | 版次: 1 |
《納米材料前沿》叢書是由材料及化學領域的學術帶頭人共同完成的大型齣版項目,是國傢齣版基金資助項目。14名主要著作責任者中,含7名中國科學院院士,其餘全部為“長江學者”,“傑齣青年”。 本書是其中一個分冊,由劉雲圻院士組織國內石墨烯領域成果比較突齣的學者編寫,重點介紹瞭石墨烯材料的基礎及應用研究,尤其是在電學和光電子領域的應用。
本書依據作者研究團隊以及國內外石墨烯材料的*新研究進展,從基礎到應用較全麵地概述瞭石墨烯的基本概念、基本理論和原理,詳細敘述瞭石墨烯的製備方法、生長機理、凝聚態結構和石墨烯化學,重點闡述瞭石墨烯的電學性質、光學性質和磁學性質,*後較為係統地介紹瞭石墨烯在復閤材料、能源材料和工業應用等方麵的前景和存在的挑戰。 本書可供高等院校化學、材料、物理和信息等專業高年級本科生、研究生以及研究院所科研人員參考和閱讀。
本書主編劉雲圻,中國科學院院士,中科院化學所有機固體實驗室研究員、博士生導師,科技部國傢重點基礎研究發展計劃(973計劃)重大科學前沿領域第四屆專傢谘詢組副組長、中國化學會理事、有機固體專業委員會副主任,並擔任Scientific Reports, Nanoscale, Flexible Printed Electronics等7種期刊的編委/顧問委員會成員。主要從事分子材料的設計、閤成,包括 -共軛小分子、高分子和石墨烯;以及這些材料在光電子器件中的應用,包括場效應晶體管和分子器件。發錶SCI論文500餘篇,他人引用1萬8韆餘次,H因子大於70,獲授權中國發明專利65項。獲國傢自然科學二等奬1項。2014年入選湯森路透全球“高被引科學傢”目錄,以及愛思唯爾中國高被引學者榜單。
第1章石墨烯的基礎知識001 耿德超(中國科學院化學研究所) 1.1 石墨烯的發現曆史 002 1.2 石墨烯的基本結構與性能 006 1.2.1 石墨烯的基本結構 006 1.2.2 石墨烯的基本性能 006 1.3 石墨烯的基本錶徵手段 015 1.3.1 光學顯微分析 015 1.3.2 電子顯微分析 018 1.3.3 掃描探針顯微分析 022 1.3.4 拉曼光譜分析 026 參考文獻 027 第2章石墨烯的製備033 張濤,盧文靜,韓江麗,劉津欣,付磊(武漢大學化學與分子科學學院) 2.1 剝離法 034 2.1.1 機械剝離法 034 2.1.2 化學剝離法 037 2.2 SiC錶麵外延生長法 041 2.2.1 在SiC的Si終止麵外延生長石墨烯 042 2.2.2 在SiC的C終止麵外延生長石墨烯 043 2.3 電弧放電法 044 2.4 氧化還原法 045 2.4.1 石墨氧化物的製備 045 2.4.2 石墨氧化物的還原 049 2.5 化學氣相沉積法 056 2.5.1 金屬錶麵化學氣相沉積 056 2.5.2 絕緣基底錶麵化學氣相沉積 073 2.6 其他方法 076 2.6.1 偏析生長石墨烯 077 2.6.2 自下而上閤成石墨烯 079 2.6.3 切開碳納米管製備石墨烯 080 2.6.4 TEM電子束石墨化 081 2.7 石墨烯的轉移 082 2.7.1 將機械剝離的石墨烯轉移至任意基底上 083 2.7.2 剝離SiC錶麵外延生長的石墨烯 085 2.7.3 將金屬上以CVD法生長的石墨烯轉移至任意基底上 087 2.7.4 任意基底上生長的石墨烯的通用轉移法 095 2.7.5 小結 096 參考文獻 097 第3章石墨烯化學105 王西鸞,石高全(北京林業大學材料科學與技術學院,清華大學化學係) 3.1 引言 106 3.2 石墨烯功能化 107 3.2.1 石墨烯平麵的共價功能化 108 3.2.2 石墨烯邊緣的共價功能化 117 3.2.3 非共價功能化石墨烯 120 3.3 石墨烯摻雜 122 3.3.1 錶麵轉移摻雜 123 3.3.2 取代摻雜 124 3.4 石墨烯光化學 129 3.4.1 基於自由基的光化學反應 130 3.4.2 光還原反應 132 3.5 石墨烯催化化學 134 3.5.1 氧化石墨烯催化 134 3.5.2 還原氧化石墨烯催化 136 3.5.3 雜化石墨烯催化 137 3.5.4 功能化石墨烯催化 138 3.6 石墨烯超分子化學 139 3.6.1 液晶行為 139 3.6.2 自組裝 142 3.6.3 三維自組裝 144 3.7 總結與展望 152 參考文獻 153 第4章石墨烯的電學性質167 魏大程,蔡智(復旦大學高分子科學係) 4.1 石墨烯的基本電學性質 168 4.2 對石墨烯電學性能的調控 170 4.2.1 通過物理的方法 170 4.2.2 通過化學的方法 173 4.2.3 通過構建異質結的方法 183 4.3 石墨烯在電學方麵的應用 185 4.3.1 石墨烯場效應晶體管 185 4.3.2 石墨烯高頻器件 189 4.3.3 石墨烯邏輯電路 192 4.3.4 石墨烯傳感器 195 4.3.5 石墨烯存儲器件 198 4.3.6 石墨烯電極 202 4.3.7 光電探測器 204 4.3.8 石墨烯量子點器件 205 參考文獻 206 第5章石墨烯的光學性質及光電子應用211 李紹娟,沐浩然,王玉生,李鵬飛,薛運周,鮑橋梁(蘇州大學功能納米與軟物質研究院,蘇州納米科技協同創新中心) 5.1 石墨烯的光學性質 212 5.1.1 石墨烯的綫性光學性質 212 5.1.2 石墨烯的非綫性光學性質 213 5.2 石墨烯在激光器中的應用 215 5.2.1 基於石墨烯的鎖模光縴激光器應用 217 5.2.2 基於石墨烯的調Q光縴激光器應用 220 5.2.3 石墨烯在固體激光器上的應用 221 5.3 基於石墨烯的光調製器 223 5.3.1 基於直波導結構的石墨烯電光調製器 223 5.3.2 基於微環及馬赫-曾德爾結構的石墨烯電光調製器 226 5.3.3 基於平麵結構的石墨烯電光調製器 229 5.4 基於石墨烯的光偏振器 232 5.5 基於石墨烯的光探測器 234 5.5.1 基於石墨烯的超快、寬波段光探測器 234 5.5.2 等離子體增強的石墨烯光探測器 235 5.5.3 共振腔增強的石墨烯光探測器 238 5.5.4 波導型石墨烯光探測器 239 5.5.5 疊層範德華異質結型光探測器 241 5.6 石墨烯的錶麵等離子體 242 5.6.1 石墨烯錶麵等離子體的激發機製 243 5.6.2 石墨烯錶麵等離子體的觀測方法 245 5.6.3 石墨烯錶麵等離子體的應用 250 5.7 總結與展望 254 參考文獻 255 第6章石墨烯的磁學性質263 夏慶林(中南大學物理與電子學院) 6.1 引言 264 6.2 磁性基本知識 266 6.2.1 微觀物質(原子)的磁性 266 6.2.2 宏觀物質的磁性 266 6.3 缺陷對石墨烯磁性的影響 268 6.3.1 點缺陷 268 6.3.2 晶界和邊界(綫缺陷) 273 6.3.3 石墨烯納米帶的磁性 277 6.4 摻雜對石墨烯磁性的影響 277 6.4.1 非磁性元素摻雜 277 6.4.2 磁性元素摻雜 280 6.5 原子和分子/團簇吸附對石墨烯磁性的影響 280 6.5.1 原子吸附 280 6.5.2 分子吸附 282 6.6 石墨烯的超導電性 284 6.7 總結與展望 287 參考文獻 287 第7章石墨烯基復閤材料299 苗力孝,孔德斌,智林傑(國傢納米科學中心) 7.1 引言 300 7.2 石墨烯基電學復閤材料 302 7.2.1 石墨烯基儲能復閤材料 302 7.2.2 石墨烯基電催化復閤材料 306 7.3 石墨烯基光學復閤材料 309 7.3.1 石墨烯量子點復閤材料在光學領域中的應用 309 7.3.2 石墨烯基光催化復閤材料 313 7.3.3 石墨烯基透明導電薄膜復閤材料 316 7.4 石墨烯基生物復閤材料 319 7.4.1 石墨烯基生物復閤支撐材料 319 7.4.2 石墨烯基生物功能材料 321 7.4.3 石墨烯基生物傳感材料 322 7.5 石墨烯基力學與熱學復閤材料 324 7.6 石墨烯基復閤材料在其他領域中的應用 327 7.7 總結與展望 329 參考文獻 329 第8章石墨烯能源材料與器件339 張哲野,肖菲,王帥(華中科技大學化學與化工學院) 8.1 引言 340 8.2 超級電容器 341 8.2.1 超級電容器儲能機理 342 8.2.2 石墨烯材料在超級電容器中的應用 344 8.3 二次電池 349 8.3.1 鋰離子電池 350 8.3.2 石墨烯材料在鋰離子電池中的應用 351 8.3.3 石墨烯材料在鋰硫電池中的應用 353 8.3.4 石墨烯材料在鈉離子電池中的應用 354 8.3.5 石墨烯材料在金屬-空氣電池中的應用 355 8.4 燃料電池 356 8.5 太陽能電池 358 8.5.1 石墨烯材料在染料敏化太陽能電池中的應用 358 8.5.2 石墨烯材料在量子點太陽能電池中的應用 360
我必須要強調,《石墨烯從基礎到應用》這本書的案例分析部分做得非常齣色。作者沒有僅僅停留在理論的闡述,而是花瞭大量的篇幅,列舉瞭大量真實的、正在進行的石墨烯應用案例,並且對這些案例的研發進展、技術難點、市場前景都進行瞭深入的剖析。我特彆關注瞭書中關於石墨烯在航空航天領域的應用,例如用於製造更輕更強的飛機部件、提升雷達探測能力等。這些信息對於我瞭解國傢在新材料領域的戰略布局非常有幫助。此外,書中對石墨烯在智能穿戴設備中的應用也進行瞭詳細的介紹,例如用於製造柔性顯示屏、高靈敏度傳感器等。這些技術的發展,預示著未來穿戴設備將更加智能化、個性化,而石墨烯無疑是實現這一願景的關鍵材料之一。讓我印象深刻的是,作者並沒有迴避石墨烯在産業化過程中遇到的各種挑戰,例如成本控製、規模化生産、性能穩定性等等,並且對這些挑戰提齣瞭具有建設性的解決方案。這種客觀、全麵的分析,讓我對石墨烯的未來發展有瞭更理性的認識。
評分這本書真的讓我受益匪淺!《石墨烯從基礎到應用》這本書的作者對於石墨烯的研究有著極其深刻的理解,並且能夠用清晰、有條理的方式將這些知識傳遞給讀者。我尤其對書中關於石墨烯在傳感器領域的應用進行瞭深入的學習,例如用於製造高靈敏度的氣體傳感器、生物傳感器等。這些技術的發展,對於環境監測、疾病診斷等領域具有重要的意義。作者還對石墨烯在熱電轉換領域的應用進行瞭探討,例如用於製造高效的熱電材料,將廢熱轉化為電能。這對於提高能源利用效率,減少能源消耗具有重要的作用。更讓我欣喜的是,書中還提到瞭石墨烯在量子計算領域的初步探索,雖然這部分內容比較前沿,但作者的講解讓我對量子計算有瞭初步的認識,並對其未來的發展充滿瞭期待。這本書的價值不僅僅在於它所包含的知識本身,更在於它所激發齣的求知欲和探索精神。
評分說實話,《石墨烯從基礎到應用》這本書帶給我的啓發是巨大的,它不僅僅是一本關於石墨烯的教科書,更是一本激發我思考的書。作者在書中反復強調瞭“跨學科融閤”的重要性,石墨烯的應用並非僅僅局限於材料科學本身,而是需要與物理學、化學、工程學、生物學、醫學等多個學科進行交叉融閤,纔能真正發揮其潛力。書中列舉瞭許多跨學科閤作的成功案例,讓我看到瞭不同領域專傢共同努力解決復雜問題的力量。我特彆關注瞭書中關於石墨烯在能源領域的應用,例如在燃料電池、儲氫材料等方麵的研究進展。這些研究的突破,對於解決當前全球能源危機和環境問題具有至關重要的意義。作者還對石墨烯在智能交通領域的應用進行瞭探討,例如用於製造更輕更省油的汽車、開發更高效的充電樁等,這些都讓我看到瞭科技改變生活的力量。
評分《石墨烯從基礎到應用》這本書的學術嚴謹性和通俗易懂性達到瞭一個完美的平衡。作者在講解每一個概念的時候,都會提供相應的理論依據和實驗數據支持,確保瞭信息的準確性。同時,作者又善於運用各種比喻和類比,將深奧的科學原理轉化為易於理解的語言,讓非專業讀者也能領略到石墨烯的魅力。我特彆欣賞書中關於石墨烯在3D打印領域的應用討論,例如用於製造高精度、高性能的3D打印材料。這些信息對於我瞭解未來製造業的發展方嚮非常有啓發。作者還對石墨烯在機器人和人工智能領域的潛在應用進行瞭展望,例如用於製造更靈活、更智能的機器人手臂,開發更先進的傳感器等,這讓我對科技的未來充滿瞭無限的遐想。這本書不僅僅是知識的傳授,更是一種思維的啓迪,它鼓勵我去思考,去探索,去發現。
評分這本書的內容真是太豐富瞭!《石墨烯從基礎到應用》不僅僅是一本介紹石墨烯的書,它更像是一本關於科學探索精神的指南。我被書中作者那種嚴謹的治學態度和對科學的熱情深深打動。從石墨烯的發現曆程,到科學傢們如何一步步揭示其獨特的物理化學性質,整個過程都充滿瞭懸念和驚喜,讓我讀得津津有味。書中不僅深入剖析瞭石墨烯的微觀結構和宏觀性能之間的關聯,還詳細闡述瞭各種製備方法,包括機械剝離法、化學氣相沉積法等等,每一種方法的優缺點、適用範圍都分析得頭頭是道。我尤其對化學氣相沉積法的部分印象深刻,書中詳細介紹瞭工藝參數對石墨烯質量的影響,這對於想要深入研究或實踐的讀者來說,無疑是寶貴的財富。此外,書中對石墨烯的各種改性方法也進行瞭詳盡的介紹,例如摻雜、氧化還原等,這些改性手段如何賦予石墨烯新的功能,書中都有精彩的論述。讀完這部分,我纔真正理解瞭為什麼石墨烯被譽為“神奇材料”,它的可塑性和多樣性真的超齣瞭我的想象。這本書的語言風格非常樸實,沒有華麗的辭藻,但字裏行間都透露齣作者深厚的功底和對材料科學的熱愛。
評分這本書簡直是為我量身定做的!《石墨烯從基礎到應用》這本書的語言風格非常親切,就像在和一位經驗豐富的專傢聊天一樣,一點架子都沒有。作者並沒有直接扔給我一大堆復雜的公式和圖錶,而是從一些大傢都能理解的生活中的例子入手,比如電子産品的輕薄化、新能源汽車的續航能力,然後引齣石墨烯在這其中扮演的關鍵角色。這讓我覺得科學並沒有那麼遙不可及,而是與我們的生活息息相關。我特彆喜歡書中關於石墨烯在生物醫藥領域的應用展望,例如用於藥物遞送、疾病診斷等。這些內容聽起來像是科幻小說,但書中卻用詳實的科學原理和研究數據支撐,讓我相信這些美好的設想並非遙不可及。作者對於石墨烯的生物相容性和潛在的安全性問題也進行瞭客觀的分析,這一點非常重要,也體現瞭作者的嚴謹性。此外,書中還提到瞭石墨烯在環境治理方麵的應用,比如作為吸附材料淨化水質、作為催化劑處理廢氣等。讀完這部分,我感覺自己對石墨烯的認識又上瞭一個颱階,它不僅僅是一種材料,更是一種解決現實問題的有力工具。
評分我必須承認,在讀《石墨烯從基礎到應用》之前,我對石墨烯的瞭解僅限於“一種很薄很強的材料”,但這本書徹底顛覆瞭我的認知。作者用極其生動形象的語言,將石墨烯的“超能力”娓娓道來。我驚嘆於它無與倫比的導熱性,想象著它如何在電子産品散熱方麵大顯身手;我驚嘆於它驚人的強度,思考著它如何在建築和航空領域帶來革命性的變革;我驚嘆於它卓越的導電性,預見著它在電子學領域的光輝前景。書中對石墨烯二維結構的獨特性進行瞭深入的探討,例如其獨特的費米能級附近綫性色散關係,這直接導緻瞭其優異的載流子遷移率。作者還對石墨烯的量子隧穿效應、霍爾效應等奇特的物理現象進行瞭詳盡的解釋,讓我對微觀世界的奇妙充滿瞭敬畏。此外,書中對石墨烯的錶麵特性和界麵效應進行瞭深入的分析,這對於理解石墨烯在復閤材料和傳感器中的應用至關重要。
評分哇,這本《石墨烯從基礎到應用》真是打開瞭我對材料科學新世界的大門!我一直對前沿科技充滿瞭好奇,但很多時候,那些專業書籍要麼過於晦澀難懂,要麼就是淺嘗輒止,讓人意猶未盡。這本書的齣現,簡直就像在黑暗中點亮瞭一盞明燈。它不僅僅是枯燥的理論堆砌,更像是一位循循善誘的老師,從最基礎的石墨烯結構、原子排列、電子特性講起,那些曾經讓我頭疼不已的量子力學概念,在這裏變得生動形象,仿佛我能親眼看到碳原子在二維平麵上構建齣如此神奇的網格。作者用瞭很多巧妙的比喻和圖示,將復雜的物理原理解釋得鞭闢入裏,即使我不是材料學專業的學生,也能輕鬆理解。更讓我驚喜的是,這本書並沒有停留在理論層麵,它花瞭大量的篇幅,詳細地介紹瞭石墨烯在各個領域的應用前景,從超導材料到柔性電子,從生物傳感器到催化劑,每一個案例都寫得具體入微,充滿瞭令人振奮的可能性。我特彆喜歡它關於石墨烯在能源存儲方麵的討論,那些關於電池技術突破的暢想,讓我對未來能源的可持續發展充滿瞭信心。這本書的結構安排也非常閤理,循序漸進,讓我能夠一步步地深入瞭解石墨烯的奧秘,而不是被海量的信息淹沒。我常常在閱讀中停下來,思考書中所描繪的未來場景,感覺自己仿佛置身於一個由石墨烯構建的全新時代。
評分我必須說,《石墨烯從基礎到應用》這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期。作為一個對新材料領域抱有濃厚興趣的普通讀者,我原本以為會看到一些泛泛而談的介紹,但這本書給瞭我巨大的驚喜。作者對於石墨烯的電子性質,尤其是其狄拉剋錐和零帶隙特性,做瞭極其詳盡的解釋。我之前對這些概念隻是一知半解,而這本書通過一係列清晰的圖示和類比,將那些抽象的物理概念具象化瞭,讓我能夠更直觀地理解石墨烯為何擁有如此獨特的導電性和高遷移率。書中還深入探討瞭石墨烯在量子電子學和自鏇電子學領域的潛力,這部分內容雖然更具挑戰性,但作者的引導讓我一步步地跟上瞭思路,並且對這些前沿領域産生瞭極大的興趣。我尤其欣賞書中對不同石墨烯同質異形體(如富勒烯、碳納米管)的比較分析,這幫助我更全麵地認識瞭碳材料大傢族的多樣性,也理解瞭為何石墨烯能在其中脫穎而齣。書中對石墨烯與其它材料的復閤研究也進行瞭詳細的介紹,例如石墨烯-聚閤物復閤材料、石墨烯-金屬復閤材料等,這些復閤材料如何實現性能的協同增強,以及它們在實際應用中麵臨的挑戰,都有非常精彩的論述。
評分這本書讓我對“材料科學”這個詞有瞭全新的認識。《石墨烯從基礎到應用》這本書的結構設計非常巧妙,它不是簡單地將基礎理論和應用分成兩部分,而是將兩者緊密地結閤在一起。在介紹基礎理論的時候,作者就會穿插引用一些相關的應用實例,讓你在學習理論的同時,也能感受到這些知識的實際意義。反之,在介紹應用的時候,也會迴溯到相關的基礎原理,讓你理解為什麼石墨烯能夠實現這樣的功能。這種“理論與實踐相結閤”的學習方式,極大地提升瞭我的學習效率和理解深度。我尤其喜歡書中關於石墨烯在光電器件中的應用討論,例如用於製造高效太陽能電池、有機發光二極管(OLED)等。這些信息對於我理解當前電子産品的發展趨勢非常有價值。作者還對石墨烯在通信領域的應用進行瞭展望,例如用於製造高頻電子器件、新型天綫等,這讓我對未來的通信技術充滿瞭期待。
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