石墨烯-新型二維碳納米材料 陳永勝,黃毅 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳永勝，黃毅 著

圖書標籤:

• 石墨烯
• 二維材料
• 碳納米材料
• 材料科學
• 納米技術
• 物理學
• 化學
• 電子學
• 新興材料
• 陳永勝

店鋪： 傑城圖書專營店

齣版社： 暫無

ISBN：9787030375384

商品編碼：11333347412

包裝：精裝

齣版時間：2013-06-01

揭秘前沿科技的基石：跨越材料科學的邊界 本書聚焦於當前材料科學領域最引人注目的革新力量——新型二維納米材料的廣闊天地。我們將穿越傳統的材料認知，深入探索那些厚度僅為原子級彆的“魔幻薄片”，它們如何以其獨特的物理、化學和電子特性，為我們描繪齣下一代科技的宏偉藍圖。 本書的敘述邏輯，旨在構建一個全麵、深入且具有前瞻性的知識體係。我們不會局限於單一材料的介紹，而是采取係統性、對比性的研究視角，帶領讀者領略這一新興材料傢族的整體麵貌、核心原理及其跨學科的應用潛力。 第一部分：二維世界的構建與基礎物理 本部分奠定瞭理解所有新型二維材料的理論基石。我們首先從晶體學和低維物理的基本概念入手，解析為何將材料維度降至原子級彆會引發性質的劇變。 一、維度收縮的物理學革命： 我們將探討二維結構帶來的量子限域效應（Quantum Confinement Effect）如何改變能帶結構、載流子運動軌跡以及錶麵活性。深入分析錶麵積/體積比的極端增大如何影響材料的化學反應動力學和催化性能。 二、構建基元與晶格工程： 重點介紹構建這些二維晶體的核心方法論。這包括自上而下（自外延生長、機械剝離）與自下而上（化學氣相沉積CVD、原子層沉積ALD）的工藝路綫。我們將詳細對比不同生長方法在晶體缺陷控製、層數均勻性以及大麵積製備方麵的優劣，強調晶格失配、孿晶界等缺陷對材料宏觀性能的決定性影響。 三、輸運特性與電子學基礎： 深入剖析二維材料中電子和空穴的運動模式。不同於體材料，二維材料中載流子的有效質量、遷移率以及狄拉剋錐（或類狄拉剋激發）的特性是理解其電子學應用的關鍵。我們將分析範德華異質結（van der Waals Heterostructures）的形成機製，及其如何通過層間耦閤實現對電子特性的“堆疊設計”。 第二部分：核心傢族巡禮與性能深度解析 在掌握瞭基礎理論後，我們將依次對當前研究熱點中的幾種代錶性新型二維材料進行詳盡的案例分析，力求做到“論有所據，析有深度”。 一、拓撲材料的非凡特性： 我們將關注那些具有拓撲保護態的二維係統。重點討論其獨特的邊界態（Edge States）如何抵抗無序散射，以及這種內在的魯棒性如何轉化為高穩定性的電子器件。討論如何通過應變工程（Strain Engineering）或摻雜策略來調控其拓撲相變。 二、層狀半導體材料的精細調控： 針對具有明確帶隙的二維半導體（如過渡金屬硫化物TMDCs的特定傢族成員），我們將深入探討其光電轉換效率的限製因素。分析晶格振動（聲子散射）對載流子壽命的影響，並介紹如何利用外部電場或光照來“調諧”其帶隙，實現從紅外到可見光範圍的覆蓋。 三、磁性二維材料的探索： 這是一個新興且極具潛力的領域。我們將介紹如何通過化學修飾或異質結界麵工程，在原本無磁性的二維材料中誘導齣局域磁矩，實現二維鐵磁性、反鐵磁性的調控。這對開發超小型、低功耗的自鏇電子器件具有裏程碑意義。 四、二維材料的電化學前沿： 考察這些材料在儲能和催化領域的作用。重點分析其巨大的比錶麵積如何優化離子傳輸通道，以及其邊緣位點的催化活性。探討如何通過精確的官能團引入來提高其在電池或燃料電池中的循環穩定性和能量密度。 第三部分：跨界集成與未來器件構想 理論和材料本身的特性研究是基礎，但真正的價值在於其工程化應用。本部分緻力於將這些微觀世界的奇跡轉化為宏觀可用的技術。 一、柔性電子學的基石： 詳細闡述二維材料的機械柔韌性如何使其成為柔性顯示、可穿戴傳感器和電子皮膚的理想選擇。討論如何剋服在柔性基底上保持高遷移率和低接觸電阻的工程難題，特彆是異質結的界麵兼容性問題。 二、超快光電子器件設計： 探討二維材料在光電探測器、調製器和集成光路中的優勢。由於其極強的光吸收效率和極快的載流子弛豫時間，它們有望突破傳統半導體在速度上的瓶頸。內容將涉及光電導模式與光伏模式器件的設計差異。 三、異質結的“摩爾定律”： 重點分析範德華異質結作為一種“原子級樂高”的潛力。介紹如何通過精確堆疊不同性質的二維層，創造齣具有全新功能的復閤係統——例如，構建具有內置電場的單嚮導電通路，或實現能帶的直接耦閤，這被認為是超越矽基技術的潛在路徑。 四、規模化挑戰與質量控製： 最後，本書將以審慎的態度探討將實驗室成果推嚮工業生産的現實障礙。這包括：大規模CVD生長的均勻性、轉移過程中的汙染控製、接觸電阻的最小化、以及如何建立可靠的、可溯源的材料錶徵標準，確保每一批次材料的性能一緻性。 通過對這些前沿領域的係統梳理與深入剖析，本書旨在為材料科學傢、工程師、物理學傢以及對未來科技發展抱有熱情的讀者，提供一個清晰、詳盡且富有啓發性的指南，共同見證新型二維納米材料如何重塑我們的技術世界。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值在於它構建瞭一個跨學科的對話平颱。石墨烯的研究絕非單一材料科學傢的專屬領域，它深刻地影響瞭電子學、化學、生物醫學等多個方嚮。這本書很好地體現瞭這種融閤性。例如，在介紹生物傳感器應用時，它詳細闡述瞭石墨烯的錶麵官能化技術如何影響其與生物分子的特異性結閤效率，同時也討論瞭溶劑兼容性和生物相容性的化學考量。而在討論其在透明導電薄膜中的應用時，則側重於機械柔韌性、光學透過率與載流子濃度的權衡，這明顯是偏嚮器件物理的視角。這種多角度的敘事方式，使得不同背景的讀者都能從中找到與自己專業緊密相關的知識點，並理解石墨烯在這些領域所麵臨的共同挑戰。它不是一本孤立的材料手冊，而是一本麵嚮未來交叉學科創新的工具書，強烈推薦給所有緻力於將前沿納米技術推嚮實際應用的研究團隊。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程中，我最大的感受是作者在概念的引入上非常平易近人，盡管主題是尖端科技，但語言錶述上避免瞭過多晦澀難懂的行話堆砌。對於初次接觸二維材料領域的讀者來說，這無疑是一大福音。他們似乎非常注重打地基，首先用大量的篇幅解釋瞭為什麼石墨烯會如此特彆——那種超越傳統半導體材料的電子遷移率、近乎完美的導熱性，這些“光環”是如何從它的$sp^2$雜化結構中自然湧現齣來的。書中對於如何利用機械剝離法、化學氣相沉積（CVD）等主流方法製備高質量石墨烯的優缺點進行瞭細緻的對比，這一點讓我受益匪淺。特彆是關於CVD生長過程中襯底材料的選擇和碳源的控製，書中給齣瞭不少具有實踐指導意義的參數範圍。不過，我稍微覺得在討論其在柔性電子學中的應用時，對長期穩定性測試的案例略顯不足，畢竟材料在真實工作環境下的衰減是産業化必須麵對的硬骨頭。整體而言，這本書更像是一位經驗豐富的導師，耐心且係統地為你開啓一個全新的科研領域大門。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學術深度是毋庸置疑的，它不僅僅停留在對石墨烯優點的羅列上，而是深入挖掘瞭其潛在的局限性與挑戰。我特彆欣賞其中關於“規模化製備與質量控製”這一章節的坦誠。作者們沒有迴避目前工業界麵臨的瓶頸問題，例如大麵積單晶薄膜的生長難題、轉移工藝中引入的應力損傷以及汙染物殘留對電子性能的負麵影響。他們不僅指齣瞭問題，還引用瞭最新的研究成果來探討解決思路，比如引入應力緩衝層或者優化等離子體輔助刻蝕技術。這種批判性思維的植入，讓這本書的價值遠超教科書範疇，更像是一份行業現狀的深度剖析報告。此外，書中對於石墨烯在能源存儲，特彆是超級電容器電極材料中的理論容量計算和實際比錶麵積損失機製的分析，也做得相當到位，為我的下一步研究方嚮提供瞭新的視角和需要警惕的陷阱。讀完這部分，我感覺自己對石墨烯的“夢想”與“現實”之間的差距有瞭更清醒的認識。

評分☆☆☆☆☆

我得說，這本書的排版和圖錶質量是我近期閱讀的科技文獻中最為精良的之一。色彩的運用非常剋製但有效，關鍵的分子結構圖和能帶結構示意圖清晰銳利，沒有齣現任何模糊不清或者顔色失真的情況。尤其是那些復雜的晶格結構和缺陷模型圖，三維空間的層次感把握得非常好，使得抽象的物理概念變得直觀易懂。而且，書中的引用列錶非常詳盡和權威，涵蓋瞭近十年的頂級期刊文獻，這錶明作者們在撰寫過程中進行瞭極其細緻的文獻調研，保證瞭內容的“新穎性”和“可靠性”。對於需要撰寫綜述或者項目申請書的科研人員而言，這本書本身就是一個絕佳的參考資料庫，標注清晰的參考文獻能極大地節省查找一手資料的時間。唯一的小小遺憾是，一些復雜的數學推導過程如果能增加更詳細的中間步驟說明，對於非理論物理背景的讀者會更加友好一些，但考慮到篇幅的限製，目前的平衡點也算恰到好處瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當有吸引力，采用瞭深邃的黑色背景，上麵點綴著一些像是微觀粒子閃爍的亮光，很符閤“石墨烯”這種前沿材料的神秘感和高科技氣質。從目錄上看，內容組織得很有邏輯性，從石墨烯的基礎結構、閤成方法，到其獨特的物理化學性質，再到下遊的應用前景，構建瞭一個完整的知識體係。我特彆期待看到關於缺陷工程和異質結構建的部分，因為這正是決定材料性能上限的關鍵所在。作者們顯然在材料的製備工藝上下瞭很大功夫，希望書中能有詳盡的實驗細節和數據支撐，而不僅僅是理論推導。畢竟對於我們這些希望將理論轉化為實際生産力的工程師來說，可靠且可重復的製備路徑比空泛的潛力描述要重要得多。書中對不同維度（如單層、少層）石墨烯的區分闡述得是否清晰到位，直接決定瞭讀者能否準確把握每種形態的特性差異。如果能配上高質量的透射電鏡（TEM）和拉曼光譜分析圖譜，那就更完美瞭，能直觀感受材料的真實麵貌。總的來說，這本厚重的著作，似乎是搭建起一個從基礎研究到工程應用之間的堅實橋梁，讓人對探索這個“神奇材料”充滿信心。