石墨烯：基础及新兴应用 [Graphene: fundamentals and emergent applications] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 杰米 H.沃纳 等 著，付磊，曾梦琪译 编，付磊 等 译

图书标签:

• 石墨烯
• 二维材料
• 材料科学
• 纳米材料
• 电子材料
• 能源材料
• 复合材料
• 应用物理
• 化学
• 新兴技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030420343

版次：1

商品编码：11652184

包装：平装

外文名称：Graphene: fundamentals and emergent applications

开本：32开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：388

正文语种：中文

产品特色

编辑推荐

适读人群 ：本书可作为从事石墨烯研究工作的科研人员，尤其是刚刚涉猎该领域的研究生的入门书籍。
石墨烯是由单层碳原子构成的理想二维原子晶体，在未来的纳电子器件与集成电路、柔性电子器件、超灵敏传感器等新型电子器件的构建中有广阔的应用前景。本书就石墨烯的研究现状和未来发展趋势进行了全面而深入的介绍，内容涉及石墨烯的结构和基本物理化学性质、制备技术、表征方法以及潜在应用。

内容简介

　　该书共6章，内容详尽，涵盖了石墨烯从制备、电学性质、应用等各个领域，内容很新，能反映石墨烯领域最近的研究全貌。该书区别于其他出版物的**的特色是：该书内容由浅入深，涵盖面广，内容很新；非常适合从事石墨烯研究的科学家及研究生。

目录

原著者中文版序
译序
前言
第1章引言1
1.1关于本书2
参考文献3
第2章石墨烯及类似物的原子结构4
2.1石墨烯4
参考文献8
2.2双层、三层及少层石墨婦10
参考文献11
2.3石墨烯与碳纳米管之间的关系12
参考文献15
2.4其他层状二维晶体17
2.4.1 引言17
2.4.2氮化硼纳米片层18
2.4.3过渡金属二硫化物20
2.4.4过渡金属氧化物23
2.4.5硅烯24
2.4.6石墨烯氧化物和还原石墨烯氧化物27
2.4.7石墨烷和氟化石墨烯29
参考文献30
2.5纳米结构的石墨烯35
2.5.1引言35
2.5.2通过刻蚀技术实现石墨烯的图案化36
2.5.3石墨烯的声化学切割40
2.5.4通过各向异性选择性刻蚀的对石墨烯进行晶体学结构化41
2.5. 5通过“拉开”碳纳米管来制备石墨烯纳米带44
2.5.6自下而上地制备石墨烯纳米结构46
参考文献48
第3章石墨烯的性质52
3.1电学性质52
3.1.1引言52
3.1.2石墨烯的能带结构52
3.1.3石墨婦输运实验54
参考文献59
3.2石墨烯的化学性质62
3.2.1引言62
3.2.2石墨烯的共价官能化63
3.2.3石墨烯的非共价官能化68
3.2.4总结70
参考文献71
3.3石墨烯的电子自旋性质73
3.3.1引言73
3.3.2石墨中的自旋和磁性74
3.3.3石墨烯中的自旋和磁性75
3.3.4总结81
参考文献81
3.4石墨烯的力学性质83
3.4.1弹性性能和本征强度83
3.4. 2石墨烯的黏附、撕裂和爆裂86
3.4.3缺陷和结构修饰对力学性质的影响86
3.4.4石墨烯衍生物87
3.4.5石墨烯基复合材料92
参考文献93
3.5石墨烯的热学性质95
3.5.1热导率96
参考文献104
第4章石墨烯的制备方法107
4.1机械剥离107
4.1.1机械剥离方法简介107
4.1.2微机械剥离法108
4.1.3机械剥离石墨110
4.1.4机械碾磨石墨111
4.1.5总结Ill
参考文献112
4.2化学剥离113
4. 2.1化学剥离法简介113
4.2.2化学剥离法综述114
4. 2.3不同类型的石墨122
4.2.4不同类型的溶剂122
4.2.5不同类型的超声123
4.2.6如何表征化学剥离的石墨烯124
4. 2.7其他二维晶体126
4.2.8总结126
参考文献126
4.3还原石墨烯氧化物128
4. 3.1石墨烯氧化物128
4. 3.2石墨烯氧化物的化学还原130
4.3.3石墨烯氧化物的热处理131
4.3.4石墨烯氧化物的电化学还原132
4.3.5总结133
参考文献134
4.4由分子前驱体自下而上合成石墨烯135
4.4.1弓|言135
4.4.2溶液法136
4.4.3溶液化方法136
4. 4.4溶剂热合成法和声波降解法137
4.4.5化学热方法138
4. 4.6石墨烯氧化物纳米片的自组装141
参考文献141
4.5使用催化金属的化学气相沉积143
4.5.1引言143
4.5.2化学气相沉积(CVD)基础144
4.5.3基底的选择144
4.5.4基底的前处理145
4.5.5在镇和铜上生长石墨烯146
4.5.6早期生长149
4. 5.7氢气在CVD反应中的作用152
4. 5. 8石墨稀_其他金属和合金152
4.5.9偏析方法153
#考文献154
4.6在非金属上CVD合成石墨婦157
4.6.1引言157
4. 6. 2非金属作为催化剂时需要考虑的问题158
4. 6.3非金属作为催化剂用于石墨烯的CVD法生长158
4. 6.4金属辅助方法161
4.6.5非金属催化剂制备碳纳米墙(直立的石墨烯）162
4.6.6等离子增强CVD的基础163
4.6.7纳米墙或纳米片的制备163
4.6.8无基底PECVD制备石墨烯片164
4.6.9在表面用固体碳源制备石墨烯164
#考文献166
4.7在SiC上外延生长石墨烯169
4.7.1引言169
4.7.2反应方案170
4.7.3成核和生长171
4.7.4在SiC(OOOl)面外延生长石墨烯171
4.7.5面对面生长172
4.7.6激光诱导生长外延石墨烯173
4.7.7在SiC(OOOT)面外延生长石墨烯174
4.7. 8通过SiC的分子束外延生长石墨烯175
4.7.9在立方SiC/Si晶片上制备石墨烯176
4.7.10通过Siti的碳热还原制备石墨烯176
4.7.11以SiC/金属混合体系制备石墨烯176
参考文献177
4.8石墨烯的转移179
4.8.1引言179
4.8.2将机械剥离的石墨嫌转移至任意基底上179
4.8.3将金属上以CVD法生长的石墨烯转移至任意基底上181
4.8.4转移SiC上生长的石墨烯184
4.8.5任意基底上生长的石墨烯的通用转移法186
4.8.6总结187
参考文献187
第5章表征技术189
5.1光学显微术189
参考文献195
5.2拉曼光谱学196
参考文献201
5.3 扫描电子显微技术203
参考文献208
5.4透射电子显微镜209
5.4.1引言209
5.4.2原子分辨成像和原子尺度光谱210
5.4.3表面污染212
5.4.4通过(S)TEM检测石墨席层数 214
5.4.5石墨烯缺陷的表征217
5.4.6石墨烯边缘的表征222
5.4.7石墨烯的TEM原位操纵225
参考文献226
5.5电子衍射230
5.5.1引言230
5.5.2通过电子衍射确定层数231
5.5. 3观察石墨烯的形貌233
5.5.4堆操顺序的判断和旋转堆垛层错的鉴别235
5.5.5低能电子衍射239
参考文献241
5.6扫描隧道显微镜243
5.6.1扫描隧道显微镜简介243
5.6.2石墨的STM研究244
5.6.3金属基底上石墨烯的STM研究245
5.6.4绝缘基底上石墨烯的STM研究250
5.6.5总结251
参考文献252
5.7原子力显微镜254
5.7.1引言254
5.7.2不同表面上的石墨烯256
5.7.3石墨烯氧化物的AFM研究258
5.7.4 AFM作为研究和设计物理性质的工具258
参考文献263
5.8霍尔迁移率和场效应迁移率264
5.8.1霍尔效应264
5.8.2石墨烯的霍尔迁移率的测定265
5.8.3石墨稀场效应迁移率的测定267
5.8.4迁移率最大化268
5.8.5总结271
参考文献272
第6章石墨烯的应用274
6.1电子器件274
6.1.1引言274
6.1.2金属氧化物半导体场效应晶体管274
6.1.3石墨烯 MOSFET 276
6.1.4打开带隙277
6.1.5应变工程带隙278
6.1.6电场诱导双层石墨烯产生带隙278
6.1.7石墨烯纳米带278
6.1.8其他技术279
6.1.9迁移率的优化279
6.1.10沉积高栅极绝缘层从而实现低金属接触280
6.1.11石墨烯用于CMOS中的可行性281
6.1.12射频电子器件281
6.1.13新型场效应晶体管的设计282
6.1.14气体传感器283
6.1.15计量学与欧姆的定义283
参考文献284
6.2白旋电子学 290
6.2.1引言290
6.2.2使用碳纳米管的磁致电阻291
6.2.3石墨烯制成的磁致电阻294
6.2.4总结300
参考文献300
6.3透明导电电极301
参考文献311
6.4石墨婦在纳机电系统中的应用315
6.4.1NEMS的驱动、探测和品质因数315
6.4.2石墨烯机电共振器317
参考文献324
6.5自支撑石墨烯膜325
6.5.1自支撑石墨烯作为显微镜载物片326
6.5.2石墨烯作为电子束无催化剂制备石墨烯的模板330
6.5.3以自支撑的石墨烯作为亚纳米级的反式电极膜332
6.5.4自支撑石墨烯的渗透性333
参考文献334
6.6石墨稀在能源领域的应用336
6.6.1石墨烯材料在超级电容器中的应用336
6.6.2石墨烯在电化学双层电容器中的应用337
6.6.3石墨烯在赝电容器中的应用339
6.6.4石墨烯材料在锂离子电池中的应用341
6.6.5石墨烯材料在燃料电池中的应用342
6.6.6石墨烯材料在太阳能电池中的应用343
参考文献345
6.7超强石墨烯复合材料349
6.7.1石墨烯复合材料350
6.7.2非原位聚合351
6.7.3原位聚合356
参考文献357
索引 360
彩图

前言/序言

好的，这是一份基于您提供的图书名称，但内容完全不涉及“石墨烯：基础及新兴应用”的详细图书简介。 --- 图书名称： 高分子材料科学：从结构到性能的深度探索 图书简介 第一部分：高分子科学的基石 本书旨在为读者构建一个坚实的高分子材料科学基础框架，深入剖析聚合物的微观结构、分子动力学及其宏观性能之间的复杂关联。我们从高分子链的化学构建单元（单体）出发，系统阐述了加聚、缩聚、开环聚合等核心合成方法论。重点探讨了不同聚合反应的机理、动力学控制，以及如何通过调控反应条件（如温度、压力、催化剂体系）来实现对分子量分布（如数均分子量、重均分子量）和分子量均匀度的精确控制。 我们详尽分析了不同类型高分子链的拓扑结构，包括线型、支化型、星型以及超支化聚合物。这些拓扑结构的差异如何影响材料的流变行为和最终的加工性能，是本卷的核心议题之一。 在结构层面，本书深入研究了固态高分子材料的微观形貌。我们详细解析了结晶学在高分子科学中的应用，区分了完全无定形聚合物、部分结晶聚合物与热致液晶聚合物的结构特征。通过偏振光显微镜、X射线衍射（XRD）和差示扫描量热法（DSC）等表征技术，我们展示了如何量化结晶度、玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm），并论证了这些热力学参数对材料使用寿命和工作温度范围的决定性影响。 第二部分：高分子材料的力学行为与加工流变学 材料的机械性能是其应用的关键所在。本部分专注于高分子材料的力学行为。我们不仅介绍了传统的拉伸、压缩、弯曲试验，更引入了粘弹性理论，解释了高分子材料的应力松弛、蠕变现象以及时间-温度等效原理（Time-Temperature Superposition Principle, TTSP）。通过对动态机械分析（DMA）数据的深入解读，读者将掌握如何从动态模量（储能模量和损耗模量）曲线中识别材料的主链段运动、次级弛豫过程及其对韧性和脆性的贡献。 高分子加工流变学是连接实验室研发与工业化生产的桥梁。本书系统介绍了牛顿流体、假塑性流体等本构方程，并特别关注了聚合物熔体的剪切速率依赖性粘度行为。我们详细探讨了挤出、注塑和吹塑等典型成型工艺中的流动机制，并阐述了剪切诱导的分子取向和结晶对最终产品性能（如各向异性）的影响。此外，对熔体弹性（如Die Swell现象）的量化分析和模型预测，为优化模头设计提供了理论基础。 第三部分：功能性高分子与先进应用 随着材料科学的进步，高分子材料已不再仅仅是结构支撑体，更成为承载特定功能的载体。本部分聚焦于具有特殊电、光、热或生物学功能的高分子体系。 在电子与光电领域，我们研究了导电聚合物（如聚苯胺、聚吡咯）的掺杂机制和电荷传输模型。同时，对有机发光二极管（OLED）和有机薄膜太阳能电池中使用的共轭聚合物的能级结构、激子动力学及其器件性能优化进行了前沿探讨。 生物医学高分子是另一个重点。本书讨论了可降解聚合物（如聚乳酸PLA、聚羟基脂肪酸酯PHA）的体内降解机理和产物毒性评估。我们详细分析了水凝胶（Hydrogels）的溶胀平衡、交联密度与孔隙结构对药物缓释速率的控制作用，并探讨了生物相容性材料在组织工程支架构建中的应用潜力。 此外，本书还深入剖析了高性能热固性树脂（如环氧树脂、聚酰亚胺）的固化动力学和高交联网络的结构特征，它们在航空航天复合材料和先进封装领域的关键作用。我们通过对交联点密度和网络缺陷的分析，解释了这些材料如何实现超高的耐热性和尺寸稳定性。 第四部分：高分子材料的表征技术与计算模拟 可靠的性能评估依赖于精确的材料表征。本书集合了从分子尺度到宏观尺度的关键分析工具。除前述的DSC、XRD、DMA外，我们还详尽介绍了凝胶渗透色谱（GPC/SEC）在分子量测定中的应用，核磁共振（NMR）在结构确证和微观不规整性分析中的强大能力，以及透射电子显微镜（TEM）在观察相分离结构和纳米填料分散性方面的作用。 在理论层面，本书引入了高分子物理中的统计力学模型，例如高斯链模型、自由体积理论，用于解释聚合物的物理转变和扩散现象。最后，我们展望了使用分子动力学模拟（MD）和蒙特卡洛（MC）方法来预测聚合物的构象、链段运动速率以及复合材料界面的相互作用，展示了计算化学在高分子材料设计中的前沿地位。 目标读者： 本书内容全面、论述严谨，不仅适合高分子化学、材料科学、化学工程等专业的高年级本科生及研究生作为核心教材或参考书，也为从事高分子产品研发、工艺改进和质量控制的工程师和科研人员提供了深入、实用的理论指导。通过系统学习，读者将能够从分子设计层面理解和优化各类高分子材料的性能。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，我是在一个相对功利的层面上选择这本书的——我正在为我的博士课题寻找一种新型的复合材料基体，用以提高热管理系统的效率。因此，我对涉及热学性质和机械性能增强的章节给予了最高的关注度。这本书在石墨烯的导热性能方面做了详尽的剖析，它不仅给出了石墨烯单层和多层的理论导热系数，更重要的是，它深入探讨了在不同聚合物基体中嵌入石墨烯片层后，热量是如何通过界面声子散射机制进行有效传递的。这一点至关重要，因为在实际复合材料中，界面热阻往往是限制整体性能的关键因素。书中对增强子（filler）的形貌控制（如片层尺寸、缺陷密度）对宏观热导率的影响进行了量化分析，这为我的实验设计提供了非常坚实的理论依据和参数参考范围。此外，书中对机械性能的提升，比如拉伸强度和韧性的改善，也采用了微观力学模型进行解释，而不是简单地堆砌“强度提高了X%”这样的数据。这种深度分析让我相信，这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本“工具书”，里面承载了大量可以被直接应用于解决工程问题的科学原理和数据支持。从排版和图表的清晰度来看，出版方显然也投入了极大的精力，那些复杂的示意图和数据曲线都非常易于辨识和解读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当有格调，那种深邃的黑色背景上点缀着微光，仿佛真的在展示石墨烯那种神秘而又充满潜力的特质。光是翻开扉页，就能感受到编者对这个材料的敬畏和深入研究的决心。我个人是那种对新材料技术充满好奇心的工程专业学生，一直觉得石墨烯是未来科技的基石之一，但市面上的资料要么过于学术化，充斥着大量晦涩的晶格结构和能带理论，要么又过于科普化，流于表面，抓不住核心的科学原理。这本书给我的第一印象是，它试图架起这样一座桥梁。它不仅仅是罗列事实，更像是在引导读者进行一次思维的探险。我特别欣赏它在材料制备方法上的详尽描述，比如从早期的机械剥离法到后来的化学气相沉积（CVD）和氧化还原法，每一种方法的优缺点、适用的规模和面临的挑战，都被剖析得淋漓尽致。这对于我这种需要将理论转化为实际生产应用的人来说，是极其宝贵的参考资料。我希望看到的不仅仅是“石墨烯很棒”，而是“石墨烯是如何一步步被制造出来的，以及我们还能如何改进它”。这本书的结构安排，初看之下就显示出一种严谨的逻辑性，从最基础的二维碳结构特性讲起，逐步过渡到复杂的功能化应用，这种循序渐进的讲解方式，极大地降低了初学者的入门门槛，但同时，对于资深研究者来说，其中引用的最新研究进展和一些尚未解决的瓶颈问题，也提供了足够的深度去思考和借鉴。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本厚重的著作时，我最大的期待是它能在“新兴应用”这部分展现出真正的洞察力，毕竟基础理论的书籍已经很多了，真正考验作者功力的是对未来趋势的精准把握和深度挖掘。坦白说，我对那些动辄宣称石墨烯能治愈一切疾病或者颠覆所有电子设备的夸张论调是持保留态度的。我更倾向于那些脚踏实地分析技术可行性、成本效益和实际工程难点的论述。这本书在柔性电子器件、高频通信和储能设备（尤其是超级电容器和下一代电池）方面的论述，展现出一种超越市场炒作的务实态度。它没有回避石墨烯在实际器件集成中遇到的界面电阻、均匀性和规模化掺杂等核心难题。我尤其留意了其中关于石墨烯在生物传感器领域应用的章节，它详细探讨了如何利用石墨烯优异的电子迁移率和超大的比表面积来提高检测灵敏度，同时，对于生物相容性与长期稳定性的讨论也相当到位。这本书的作者群显然是行业内的资深人士，他们的语言风格沉稳有力，即便在讨论高精尖的物理现象时，也能找到合适的类比，使得即便是非物理背景的读者也能抓住核心概念。读完这部分，我感觉自己对石墨烯未来三到五年的商业化路径有了更清晰的认知，而不是仅仅停留在实验室的惊艳演示阶段。这种对“落地”的关注，是它区别于其他同类书籍的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

我接触过不少关于纳米材料的综述性书籍，很多都存在一个通病：内容陈旧，或者在介绍最新的研究成果时缺乏足够的连贯性。而这本《石墨烯：基础及新兴应用》在信息时效性上做得非常出色。我查看了它引用的文献列表，发现其中包含了近两年的高影响力期刊论文，这表明编撰团队在收录和整理资料时投入了巨大的努力去追踪最新的进展。尤其是在石墨烯在量子计算和自旋电子学等尖端领域中的潜在应用部分，这本书提供了比我之前阅读的任何资料都要更细致的探讨，比如狄拉克锥的物理特性如何被应用于设计零能垒的晶体管，以及石墨烯作为拓扑绝缘体边缘态载流子输运介质的潜力。这种对最前沿理论物理和实际工程需求的紧密结合，使得这本书的价值远远超出了一个普通参考书的范畴。它更像是一份对未来十年材料科学发展趋势的路线图，指引着我们应该把目光投向何方。对于那些希望保持知识更新、站在技术浪潮最前沿的工程师和科学家来说，这本书是案头不可或缺的“实战指南”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的整体编撰风格散发着一种浓厚的学术严谨性，但令人惊喜的是，它并非那种枯燥乏味的官方文献汇编。在介绍一些具有里程碑意义的实验发现时，作者会不经意地流露出一种对科学探索过程的赞叹与反思。比如，在回顾早期的二维材料研究时，叙述中隐含着对那些突破性思维的致敬。这种人情味让阅读体验变得更加愉悦。我特别喜欢它在每一章末尾设置的“当前挑战与未来展望”部分。这些总结并非简单的回顾，而是对该领域尚未被充分探索的“蓝海”的精准定位。例如，它提到了在极端环境（如高辐射或高腐蚀性介质）下，石墨烯的功能化保护涂层所面临的化学稳定性问题，并提出了几种有前景的分子设计思路。这种前瞻性的讨论，对于处在研究前沿的学者来说，无疑是提供了新的研究方向的灵感火花。阅读时，我常常需要停下来，在笔记本上记录下一些关键的相互关联的概念，这本书成功地做到了在提供知识的同时，激发读者的批判性思维和创新欲望，这才是优秀学术著作的真正价值所在。

评分☆☆☆☆☆

还是介绍得很新

评分☆☆☆☆☆

差，除了送货快，没有别的好……书的外观，各种损坏。

评分☆☆☆☆☆

没想到我是第一个在京东买到该书的，很激动，该书描述生动又不失严谨，雅俗共赏。是介绍石墨烯比较权威的一本书。

评分☆☆☆☆☆

非常满意

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东西不错，值得购买。京东购物很放心。

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整体感觉不错。。。。

评分☆☆☆☆☆

很专业，不太懂，浏览着看！

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值得买的书，不错，推荐

评分☆☆☆☆☆

书感不错，内容实用，非常精美，值得拥有