石墨烯：新型二維碳納米材料 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳永勝，黃毅 等 著

圖書標籤:

• 石墨烯
• 二維材料
• 納米材料
• 碳材料
• 材料科學
• 物理學
• 化學
• 電子學
• 新興技術
• 納米技術

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030375384

版次：31

商品編碼：11594840

包裝：精裝

叢書名： 納米科學與技術

開本：32開

齣版時間：2014-12-01

用紙：膠版紙

頁數：372

正文語種：中文

內容簡介

　　石墨烯是近年來學術界公認的最熱門的研究領域之一，對石墨烯的研究帶動瞭新工藝、新方法和新技術等領域的全麵發展，並對科學技術和社會發展産生瞭革命性的影響。《石墨烯：新型二維碳納米材料》以南開大學納米科學與技術中心石墨烯研究團隊多年的科研成果為基礎，匯集瞭國內外石墨烯領域的較新進展，以專業的視角和通俗易懂的語言，全麵係統地對石墨烯研究的重要成果進行瞭歸納和總結。內容主要包括：石墨烯的發現、結構、性質及錶徵方法；石墨烯的製備方法；石墨烯在微電子、光電材料、新能源器件、多功能復閤材料、生物醫用材料及催化、傳感等領域的研究和應用等。

前言/序言

好的，這是一份關於《石墨烯：新型二維碳納米材料》的圖書簡介，但內容將完全避開石墨烯及其相關研究領域，深入介紹其他幾個截然不同但同樣引人入勝的科學與技術主題。 --- 書名：超越邊界：前沿材料、計算模型與深空探索 內容提要： 本書旨在為跨學科研究人員、高級工程學生以及對未來科技趨勢抱有濃厚興趣的讀者提供一份詳盡而深入的導覽。我們聚焦於當前科學探索的三個關鍵前沿領域：高熵閤金的結構穩定性與宏量製備、量子化學計算的分子動力學模擬，以及係外行星大氣光譜分析的最新進展。全書結構嚴謹，理論闡述與實際應用緊密結閤，力求揭示隱藏在復雜係統背後的基本物理原理與工程挑戰。 第一部分：結構之謎——高熵閤金的相變與性能調控 傳統閤金設計往往依賴於少量主元和少量微量添加劑的組閤，但這種“木桶效應”限製瞭材料性能的進一步突破。高熵閤金（High-Entropy Alloys, HEAs）的齣現，標誌著材料科學進入瞭一個全新的紀元。它們通過在晶格中均勻分布五種或更多主量元素（摩爾分數通常在 5% 至 35% 之間），實現瞭極高的混亂度（Entropy），從而帶來瞭前所未有的熱力學穩定性和獨特的機械性能。 1.1 熵驅動的微觀結構演化 本章詳細剖析瞭高熵閤金的“高熵效應”如何抑製傳統閤金中常見的脆性相析齣，例如金屬間化閤物的形成。我們將深入探討弗氏因子（F-factor）和混閤焓（Mixing Enthalpy）在預測單相固溶體形成中的作用。通過電子背散射衍射（EBSD）和透射電子顯微鏡（TEM）的實際觀測數據，我們展示瞭在極端溫度（從液氦溫度到上韆攝氏度）下，麵心立方（FCC）和體心立方（BCC）高熵晶格的位錯運動機製，特彆是“遲滯滑移”現象如何賦予這些材料優異的抗疲勞性和抗蠕變性。 1.2 宏量製備的工程化挑戰 盡管實驗室小批量製備已取得顯著進展，但高熵閤金的工業化生産仍麵臨巨大瓶頸。本節著重分析瞭真空電弧熔煉（VAR）和電子束熔煉（EBM）過程中，由於元素蒸發傾嚮性差異導緻的元素偏析問題。此外，我們對增材製造技術，尤其是激光選區熔化（SLM）中，高熔點元素（如 Ta, W, Mo）的液滴噴濺與未熔閤缺陷的控製策略進行瞭細緻的案例研究，並提齣瞭基於過程參數優化（如掃描策略與預熱溫度）的缺陷抑製模型。 1.3 極端環境下的催化與電化學應用 高熵閤金的耐腐蝕性和熱穩定性使其成為下一代能源與環境技術的理想候選材料。我們展示瞭基於 Co-Ni-Fe-Cr-Al 體係的高熵催化劑在甲烷乾重整反應（Dry Reforming of Methane, DRM）中的性能，特彆關注錶麵富集活性位點（如鎳或鈷簇）的形成機理。在燃料電池領域，我們討論瞭如何通過精確調控高熵催化劑的電子結構，來降低氧還原反應（ORR）的過電位，從而超越貴金屬催化劑的性能極限。 --- 第二部分：計算的精度——量子化學與分子動力學的耦閤模擬 現代科學的進步越來越依賴於精確的計算預測能力。本部分聚焦於如何利用第一性原理計算（如密度泛函理論，DFT）與經典分子動力學（MD）的優勢互補，來模擬復雜係統的動態行為，尤其是在材料界麵和生物分子摺疊過程中。 2.1 從薛定諤方程到有效勢能麵 我們首先迴顧瞭 DFT 計算的理論基礎，特彆是不同泛函（如 GGA, meta-GGA, Hybrid functionals）在處理金屬鍵、共價鍵和範德華力時的精度差異。關鍵在於如何構建適用於大規模係統的、經過充分驗證的有效原子間勢函數（Effective Potentials）。本章詳細介紹瞭嵌入式原子法（Embedded Atom Method, EAM）和火花近鄰分析（Sparse Neighbor Analysis, SNA），它們是連接量子精度和經典速度的橋梁。 2.2 復雜分子體係的構象采樣 在模擬蛋白質摺疊或聚閤物溶解等過程中，係統自由能麵（Free Energy Surface, FES）極其復雜，傳統的濛特卡洛或標準分子動力學難以有效采樣到低能構象。我們引入瞭先進的采樣技術，如元動力學（Metadynamics）和重加權直方圖方法（WHAM）。通過一個具體的軟物質案例——聚電解質刷在鹽溶液中的刷狀/球狀相變，我們演示瞭如何利用這些方法，以遠低於常規 MD 模擬的計算成本，準確識彆齣關鍵的反應坐標（Reaction Coordinates），並計算齣相變的精確吉布斯自由能。 2.3 機器學習在勢能麵構建中的應用 近年來，機器學習（ML）方法極大地拓寬瞭分子模擬的尺度和時間範圍。本節著重介紹原子神經網絡（Atomic Neural Networks, ANNs）的構建流程，它依賴於高精度的 DFT 數據集來學習原子環境的特徵描述符（如 SOAP 或 ACE 描述符）。我們展示瞭一個案例，如何利用訓練好的 ML 勢能，將需要數周 DFT 計算纔能獲得的體係，在數小時內通過 MD 模擬，完成皮秒量級的動力學演化，從而實現對化學反應過渡態的快速篩選。 --- 第三部分：宇宙的遠方——係外行星大氣光譜與生命信號的搜尋 天體物理學的焦點正從行星的發現轉嚮對其宜居性的深入錶徵。本部分聚焦於詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）等新一代觀測設施所采集到的數據，以及分析這些數據所需的先進光譜反演技術。 3.1 傳輸光譜與信噪比的優化 當一顆係外行星淩日（Transit）時，其大氣對恒星光的吸收會産生可測量的“傳輸光譜”。本章詳細解析瞭一維（1D）和三維（3D）大氣模型的構建。我們重點討論瞭如何處理來自目標恒星本身的星斑效應（Stellar Spot Effect）對微弱行星信號的汙染，並介紹瞭利用高分辨率光譜儀（如 NIRSpec/NIRISS）數據，通過波長解耦技術（Wavelength Decoupling）來分離行星信號和恒星活動信號的算法。 3.2 大氣成分的反演：從吸收綫到化學平衡 光譜分析的核心任務是從吸收特徵中提取大氣化學組分。我們深入探討瞭水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）等關鍵分子在不同溫度壓力（T-P）廓綫下的吸收譜綫數據庫（如 HITRAN 或 ExoMol）。反演過程並非簡單的麯綫擬閤，而是涉及復雜的貝葉斯反演框架。我們展示瞭如何通過MCMC（馬爾可夫鏈濛特卡洛）方法，來量化每個化學組分豐度的不確定性範圍，並探討瞭在缺乏高精度先驗知識時，如何避免局部最優解。 3.3 生物信號（Biosignature）的確認與假陽性規避 尋找生命活動的跡象是係外行星研究的終極目標。本章重點討論瞭目前最有潛力的生物標誌物，如氧氣（O2）、臭氧（O3）和磷化氫（PH3）。然而，非生物過程（如光化學反應或火山活動）同樣可以産生這些氣體。我們通過模擬類地行星和類海王星行星的光化學動力學模型，展示瞭高豐度氧氣與高豐度甲烷共存的“失衡狀態”如何更強有力地指嚮生物活動。最後，我們強調瞭在確認生物信號時，必須排除所有已知的地質和大氣過程造成的假陽性（False Positives）的可能性，這要求對行星的能量收支和大氣逃逸機製有全麵的理解。 --- 全書通過這三個獨立但相互關聯的領域——結構材料、計算模擬與空間觀測——構建瞭一個多尺度的科學視野，激勵讀者以更具批判性和跨學科的視角，迎接下一輪技術革命的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的紙張觸感極佳，翻閱時沙沙作響，帶著一種古樸的儀式感。我喜歡這種能夠沉浸其中的閱讀體驗。我猜想，這本書的內容會非常詳實，可能包含大量的實驗數據和理論推導，足以讓真正對石墨烯有深入研究興趣的讀者大呼過癮。我特彆期待書中能夠詳細介紹石墨烯在各個領域的具體應用案例，例如在電子産品、新能源、生物醫學等方麵的突破性進展。書中是否會呈現一些令人驚嘆的科技産品原型，或者描繪齣石墨烯在未來生活中扮演的重要角色？我希望這本書能讓我感受到科學技術改變世界的強大力量，激發我對未來科技發展的無限遐想。同時，我也希望它能提供一些關於石墨烯産業化前景的分析，讓我對這項技術的商業價值有一個初步的瞭解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常吸引人，深邃的黑色背景上，是幾片錯落有緻、晶瑩剔透的石墨烯薄片，仿佛在黑暗中閃耀著神秘的光芒。我當時就被它深深吸引瞭，迫不及待地想知道這個“新型二維碳納米材料”究竟有什麼特彆之處。雖然我並非科班齣身，對材料科學的瞭解也僅限於皮毛，但封麵上呈現齣的科技感和未來感，讓我對探索未知産生瞭強烈的渴望。我想，這本書一定能以一種易於理解的方式，將石墨烯的奇妙世界展現在我麵前。我期待它能像一位引路人，帶我領略納米世界的宏觀與微觀，瞭解它的基本結構、獨特的性質，以及它在各個領域的無限可能。書中是否會描繪齣石墨烯從實驗室走嚮現實應用的激動人心的旅程？它是否會像愛因斯坦的相對論一樣，徹底改變我們對物質世界的認知？這些都是我心中縈繞的疑問，也正是這本書最讓我期待的地方。我希望能在這本書中，不僅獲得知識，更能激發齣對科學探索的無限熱情。

評分☆☆☆☆☆

當我翻開這本書，首先映入眼簾的是清晰流暢的排版和圖文並茂的展示方式。這讓我這個對復雜科學概念有些畏懼的讀者感到非常安心。我尤其欣賞書中那些精美的示意圖，它們將抽象的原子排列和電子雲分布形象地描繪齣來，讓原本枯燥的理論變得生動有趣。我想，作者一定花費瞭大量心血去設計這些圖解，力求將最前沿的科學知識用最直觀的方式呈現給讀者。我期待書中能夠深入淺齣地解釋石墨烯的各項性能，比如它的超高導電性和導熱性，以及驚人的力學強度。我很好奇，這些看似矛盾的特性是如何在同一個材料中完美融閤的？書中是否會詳細介紹科學傢們是如何發現和製備石墨烯的？那個諾貝爾奬的故事是否也會被提及？我希望這本書不僅能解答我的疑問，更能讓我感受到科學研究的嚴謹與創新，以及科學傢們鍥而不捨的精神。

評分☆☆☆☆☆

這部作品的書脊設計樸實無華，但卻傳遞齣一種沉穩而專業的質感。我猜測，這本書的內容會非常紮實，注重科學原理的深入剖析。我期待它能從最基礎的物理和化學原理齣發，一步步構建起對石墨烯的理解。或許書中會詳細介紹不同製備石墨烯的方法，並分析它們各自的優缺點，這對我瞭解這項技術的成熟度和應用前景至關重要。我很好奇，石墨烯的宏觀性質是如何由其微觀結構決定的？是否存在某種“神奇的公式”能夠解釋這一切？我希望這本書能夠提供一個嚴謹的理論框架，讓我能夠更深入地思考石墨烯的本質。同時，我也希望書中能夠探討石墨烯在未來可能麵臨的技術挑戰和發展瓶頸，以及科學傢們正在為此付齣的努力，這能讓我對這項技術的未來發展有更全麵的認識。

評分☆☆☆☆☆

這部作品的定價可能相對較高，這往往暗示著其內容的深度和價值。我期望這本書能夠是一部權威的參考資料，為對石墨烯有專業需求的讀者提供全麵的信息。或許書中會包含對不同研究團隊的研究成果的梳理和比較，以及對未來研究方嚮的展望。我很好奇，石墨烯是否存在一些不為人知的缺點或局限性？科學傢們是如何剋服這些挑戰的？書中是否會探討石墨烯在環境影響或倫理道德方麵可能引發的討論？我希望這本書能夠提供一個全麵而客觀的視角，讓我能夠更全麵地認識石墨烯，而不是僅僅看到它光鮮亮麗的一麵。我希望這本書能夠引發我更深層次的思考，甚至在我個人的學術或職業道路上産生積極的影響。

評分☆☆☆☆☆

書應該是正版，紙質也比較好

評分☆☆☆☆☆

還好，內容詳細，實用

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，專業書籍也應該紙質很好

評分☆☆☆☆☆

好書對化學學習有較大幫助

評分☆☆☆☆☆

好評！

評分☆☆☆☆☆

還不錯O(∩_∩)O

評分☆☆☆☆☆

這本書不錯，專業書籍也應該紙質很好

評分☆☆☆☆☆

好評！

評分☆☆☆☆☆

東東不錯，真的不錯，物有所值。