| 商品名称: 石墨烯从基础到应用 | 出版社: 化学工业出版社 | 出版时间:2017-01-01 |
| 作者:刘云圻 | 译者: | 开本: 32开 |
| 定价: 148.00 | 页数: | 印次: 1 |
| ISBN号:9787122301543 | 商品类型:图书 | 版次: 1 |
《纳米材料前沿》丛书是由材料及化学领域的学术带头人共同完成的大型出版项目,是国家出版基金资助项目。14名主要著作责任者中,含7名中国科学院院士,其余全部为“长江学者”,“杰出青年”。 本书是其中一个分册,由刘云圻院士组织国内石墨烯领域成果比较突出的学者编写,重点介绍了石墨烯材料的基础及应用研究,尤其是在电学和光电子领域的应用。
本书依据作者研究团队以及国内外石墨烯材料的*新研究进展,从基础到应用较全面地概述了石墨烯的基本概念、基本理论和原理,详细叙述了石墨烯的制备方法、生长机理、凝聚态结构和石墨烯化学,重点阐述了石墨烯的电学性质、光学性质和磁学性质,*后较为系统地介绍了石墨烯在复合材料、能源材料和工业应用等方面的前景和存在的挑战。 本书可供高等院校化学、材料、物理和信息等专业高年级本科生、研究生以及研究院所科研人员参考和阅读。
本书主编刘云圻,中国科学院院士,中科院化学所有机固体实验室研究员、博士生导师,科技部国家重点基础研究发展计划(973计划)重大科学前沿领域第四届专家咨询组副组长、中国化学会理事、有机固体专业委员会副主任,并担任Scientific Reports, Nanoscale, Flexible Printed Electronics等7种期刊的编委/顾问委员会成员。主要从事分子材料的设计、合成,包括 -共轭小分子、高分子和石墨烯;以及这些材料在光电子器件中的应用,包括场效应晶体管和分子器件。发表SCI论文500余篇,他人引用1万8千余次,H因子大于70,获授权中国发明专利65项。获国家自然科学二等奖1项。2014年入选汤森路透全球“高被引科学家”目录,以及爱思唯尔中国高被引学者榜单。
第1章石墨烯的基础知识001 耿德超(中国科学院化学研究所) 1.1 石墨烯的发现历史 002 1.2 石墨烯的基本结构与性能 006 1.2.1 石墨烯的基本结构 006 1.2.2 石墨烯的基本性能 006 1.3 石墨烯的基本表征手段 015 1.3.1 光学显微分析 015 1.3.2 电子显微分析 018 1.3.3 扫描探针显微分析 022 1.3.4 拉曼光谱分析 026 参考文献 027 第2章石墨烯的制备033 张涛,卢文静,韩江丽,刘津欣,付磊(武汉大学化学与分子科学学院) 2.1 剥离法 034 2.1.1 机械剥离法 034 2.1.2 化学剥离法 037 2.2 SiC表面外延生长法 041 2.2.1 在SiC的Si终止面外延生长石墨烯 042 2.2.2 在SiC的C终止面外延生长石墨烯 043 2.3 电弧放电法 044 2.4 氧化还原法 045 2.4.1 石墨氧化物的制备 045 2.4.2 石墨氧化物的还原 049 2.5 化学气相沉积法 056 2.5.1 金属表面化学气相沉积 056 2.5.2 绝缘基底表面化学气相沉积 073 2.6 其他方法 076 2.6.1 偏析生长石墨烯 077 2.6.2 自下而上合成石墨烯 079 2.6.3 切开碳纳米管制备石墨烯 080 2.6.4 TEM电子束石墨化 081 2.7 石墨烯的转移 082 2.7.1 将机械剥离的石墨烯转移至任意基底上 083 2.7.2 剥离SiC表面外延生长的石墨烯 085 2.7.3 将金属上以CVD法生长的石墨烯转移至任意基底上 087 2.7.4 任意基底上生长的石墨烯的通用转移法 095 2.7.5 小结 096 参考文献 097 第3章石墨烯化学105 王西鸾,石高全(北京林业大学材料科学与技术学院,清华大学化学系) 3.1 引言 106 3.2 石墨烯功能化 107 3.2.1 石墨烯平面的共价功能化 108 3.2.2 石墨烯边缘的共价功能化 117 3.2.3 非共价功能化石墨烯 120 3.3 石墨烯掺杂 122 3.3.1 表面转移掺杂 123 3.3.2 取代掺杂 124 3.4 石墨烯光化学 129 3.4.1 基于自由基的光化学反应 130 3.4.2 光还原反应 132 3.5 石墨烯催化化学 134 3.5.1 氧化石墨烯催化 134 3.5.2 还原氧化石墨烯催化 136 3.5.3 杂化石墨烯催化 137 3.5.4 功能化石墨烯催化 138 3.6 石墨烯超分子化学 139 3.6.1 液晶行为 139 3.6.2 自组装 142 3.6.3 三维自组装 144 3.7 总结与展望 152 参考文献 153 第4章石墨烯的电学性质167 魏大程,蔡智(复旦大学高分子科学系) 4.1 石墨烯的基本电学性质 168 4.2 对石墨烯电学性能的调控 170 4.2.1 通过物理的方法 170 4.2.2 通过化学的方法 173 4.2.3 通过构建异质结的方法 183 4.3 石墨烯在电学方面的应用 185 4.3.1 石墨烯场效应晶体管 185 4.3.2 石墨烯高频器件 189 4.3.3 石墨烯逻辑电路 192 4.3.4 石墨烯传感器 195 4.3.5 石墨烯存储器件 198 4.3.6 石墨烯电极 202 4.3.7 光电探测器 204 4.3.8 石墨烯量子点器件 205 参考文献 206 第5章石墨烯的光学性质及光电子应用211 李绍娟,沐浩然,王玉生,李鹏飞,薛运周,鲍桥梁(苏州大学功能纳米与软物质研究院,苏州纳米科技协同创新中心) 5.1 石墨烯的光学性质 212 5.1.1 石墨烯的线性光学性质 212 5.1.2 石墨烯的非线性光学性质 213 5.2 石墨烯在激光器中的应用 215 5.2.1 基于石墨烯的锁模光纤激光器应用 217 5.2.2 基于石墨烯的调Q光纤激光器应用 220 5.2.3 石墨烯在固体激光器上的应用 221 5.3 基于石墨烯的光调制器 223 5.3.1 基于直波导结构的石墨烯电光调制器 223 5.3.2 基于微环及马赫-曾德尔结构的石墨烯电光调制器 226 5.3.3 基于平面结构的石墨烯电光调制器 229 5.4 基于石墨烯的光偏振器 232 5.5 基于石墨烯的光探测器 234 5.5.1 基于石墨烯的超快、宽波段光探测器 234 5.5.2 等离子体增强的石墨烯光探测器 235 5.5.3 共振腔增强的石墨烯光探测器 238 5.5.4 波导型石墨烯光探测器 239 5.5.5 叠层范德华异质结型光探测器 241 5.6 石墨烯的表面等离子体 242 5.6.1 石墨烯表面等离子体的激发机制 243 5.6.2 石墨烯表面等离子体的观测方法 245 5.6.3 石墨烯表面等离子体的应用 250 5.7 总结与展望 254 参考文献 255 第6章石墨烯的磁学性质263 夏庆林(中南大学物理与电子学院) 6.1 引言 264 6.2 磁性基本知识 266 6.2.1 微观物质(原子)的磁性 266 6.2.2 宏观物质的磁性 266 6.3 缺陷对石墨烯磁性的影响 268 6.3.1 点缺陷 268 6.3.2 晶界和边界(线缺陷) 273 6.3.3 石墨烯纳米带的磁性 277 6.4 掺杂对石墨烯磁性的影响 277 6.4.1 非磁性元素掺杂 277 6.4.2 磁性元素掺杂 280 6.5 原子和分子/团簇吸附对石墨烯磁性的影响 280 6.5.1 原子吸附 280 6.5.2 分子吸附 282 6.6 石墨烯的超导电性 284 6.7 总结与展望 287 参考文献 287 第7章石墨烯基复合材料299 苗力孝,孔德斌,智林杰(国家纳米科学中心) 7.1 引言 300 7.2 石墨烯基电学复合材料 302 7.2.1 石墨烯基储能复合材料 302 7.2.2 石墨烯基电催化复合材料 306 7.3 石墨烯基光学复合材料 309 7.3.1 石墨烯量子点复合材料在光学领域中的应用 309 7.3.2 石墨烯基光催化复合材料 313 7.3.3 石墨烯基透明导电薄膜复合材料 316 7.4 石墨烯基生物复合材料 319 7.4.1 石墨烯基生物复合支撑材料 319 7.4.2 石墨烯基生物功能材料 321 7.4.3 石墨烯基生物传感材料 322 7.5 石墨烯基力学与热学复合材料 324 7.6 石墨烯基复合材料在其他领域中的应用 327 7.7 总结与展望 329 参考文献 329 第8章石墨烯能源材料与器件339 张哲野,肖菲,王帅(华中科技大学化学与化工学院) 8.1 引言 340 8.2 超级电容器 341 8.2.1 超级电容器储能机理 342 8.2.2 石墨烯材料在超级电容器中的应用 344 8.3 二次电池 349 8.3.1 锂离子电池 350 8.3.2 石墨烯材料在锂离子电池中的应用 351 8.3.3 石墨烯材料在锂硫电池中的应用 353 8.3.4 石墨烯材料在钠离子电池中的应用 354 8.3.5 石墨烯材料在金属-空气电池中的应用 355 8.4 燃料电池 356 8.5 太阳能电池 358 8.5.1 石墨烯材料在染料敏化太阳能电池中的应用 358 8.5.2 石墨烯材料在量子点太阳能电池中的应用 360
这本书简直是为我量身定做的!《石墨烯从基础到应用》这本书的语言风格非常亲切,就像在和一位经验丰富的专家聊天一样,一点架子都没有。作者并没有直接扔给我一大堆复杂的公式和图表,而是从一些大家都能理解的生活中的例子入手,比如电子产品的轻薄化、新能源汽车的续航能力,然后引出石墨烯在这其中扮演的关键角色。这让我觉得科学并没有那么遥不可及,而是与我们的生活息息相关。我特别喜欢书中关于石墨烯在生物医药领域的应用展望,例如用于药物递送、疾病诊断等。这些内容听起来像是科幻小说,但书中却用详实的科学原理和研究数据支撑,让我相信这些美好的设想并非遥不可及。作者对于石墨烯的生物相容性和潜在的安全性问题也进行了客观的分析,这一点非常重要,也体现了作者的严谨性。此外,书中还提到了石墨烯在环境治理方面的应用,比如作为吸附材料净化水质、作为催化剂处理废气等。读完这部分,我感觉自己对石墨烯的认识又上了一个台阶,它不仅仅是一种材料,更是一种解决现实问题的有力工具。
评分这本书让我对“材料科学”这个词有了全新的认识。《石墨烯从基础到应用》这本书的结构设计非常巧妙,它不是简单地将基础理论和应用分成两部分,而是将两者紧密地结合在一起。在介绍基础理论的时候,作者就会穿插引用一些相关的应用实例,让你在学习理论的同时,也能感受到这些知识的实际意义。反之,在介绍应用的时候,也会回溯到相关的基础原理,让你理解为什么石墨烯能够实现这样的功能。这种“理论与实践相结合”的学习方式,极大地提升了我的学习效率和理解深度。我尤其喜欢书中关于石墨烯在光电器件中的应用讨论,例如用于制造高效太阳能电池、有机发光二极管(OLED)等。这些信息对于我理解当前电子产品的发展趋势非常有价值。作者还对石墨烯在通信领域的应用进行了展望,例如用于制造高频电子器件、新型天线等,这让我对未来的通信技术充满了期待。
评分我必须说,《石墨烯从基础到应用》这本书的深度和广度都超出了我的预期。作为一个对新材料领域抱有浓厚兴趣的普通读者,我原本以为会看到一些泛泛而谈的介绍,但这本书给了我巨大的惊喜。作者对于石墨烯的电子性质,尤其是其狄拉克锥和零带隙特性,做了极其详尽的解释。我之前对这些概念只是一知半解,而这本书通过一系列清晰的图示和类比,将那些抽象的物理概念具象化了,让我能够更直观地理解石墨烯为何拥有如此独特的导电性和高迁移率。书中还深入探讨了石墨烯在量子电子学和自旋电子学领域的潜力,这部分内容虽然更具挑战性,但作者的引导让我一步步地跟上了思路,并且对这些前沿领域产生了极大的兴趣。我尤其欣赏书中对不同石墨烯同质异形体(如富勒烯、碳纳米管)的比较分析,这帮助我更全面地认识了碳材料大家族的多样性,也理解了为何石墨烯能在其中脱颖而出。书中对石墨烯与其它材料的复合研究也进行了详细的介绍,例如石墨烯-聚合物复合材料、石墨烯-金属复合材料等,这些复合材料如何实现性能的协同增强,以及它们在实际应用中面临的挑战,都有非常精彩的论述。
评分我必须要强调,《石墨烯从基础到应用》这本书的案例分析部分做得非常出色。作者没有仅仅停留在理论的阐述,而是花了大量的篇幅,列举了大量真实的、正在进行的石墨烯应用案例,并且对这些案例的研发进展、技术难点、市场前景都进行了深入的剖析。我特别关注了书中关于石墨烯在航空航天领域的应用,例如用于制造更轻更强的飞机部件、提升雷达探测能力等。这些信息对于我了解国家在新材料领域的战略布局非常有帮助。此外,书中对石墨烯在智能穿戴设备中的应用也进行了详细的介绍,例如用于制造柔性显示屏、高灵敏度传感器等。这些技术的发展,预示着未来穿戴设备将更加智能化、个性化,而石墨烯无疑是实现这一愿景的关键材料之一。让我印象深刻的是,作者并没有回避石墨烯在产业化过程中遇到的各种挑战,例如成本控制、规模化生产、性能稳定性等等,并且对这些挑战提出了具有建设性的解决方案。这种客观、全面的分析,让我对石墨烯的未来发展有了更理性的认识。
评分《石墨烯从基础到应用》这本书的学术严谨性和通俗易懂性达到了一个完美的平衡。作者在讲解每一个概念的时候,都会提供相应的理论依据和实验数据支持,确保了信息的准确性。同时,作者又善于运用各种比喻和类比,将深奥的科学原理转化为易于理解的语言,让非专业读者也能领略到石墨烯的魅力。我特别欣赏书中关于石墨烯在3D打印领域的应用讨论,例如用于制造高精度、高性能的3D打印材料。这些信息对于我了解未来制造业的发展方向非常有启发。作者还对石墨烯在机器人和人工智能领域的潜在应用进行了展望,例如用于制造更灵活、更智能的机器人手臂,开发更先进的传感器等,这让我对科技的未来充满了无限的遐想。这本书不仅仅是知识的传授,更是一种思维的启迪,它鼓励我去思考,去探索,去发现。
评分哇,这本《石墨烯从基础到应用》真是打开了我对材料科学新世界的大门!我一直对前沿科技充满了好奇,但很多时候,那些专业书籍要么过于晦涩难懂,要么就是浅尝辄止,让人意犹未尽。这本书的出现,简直就像在黑暗中点亮了一盏明灯。它不仅仅是枯燥的理论堆砌,更像是一位循循善诱的老师,从最基础的石墨烯结构、原子排列、电子特性讲起,那些曾经让我头疼不已的量子力学概念,在这里变得生动形象,仿佛我能亲眼看到碳原子在二维平面上构建出如此神奇的网格。作者用了很多巧妙的比喻和图示,将复杂的物理原理解释得鞭辟入里,即使我不是材料学专业的学生,也能轻松理解。更让我惊喜的是,这本书并没有停留在理论层面,它花了大量的篇幅,详细地介绍了石墨烯在各个领域的应用前景,从超导材料到柔性电子,从生物传感器到催化剂,每一个案例都写得具体入微,充满了令人振奋的可能性。我特别喜欢它关于石墨烯在能源存储方面的讨论,那些关于电池技术突破的畅想,让我对未来能源的可持续发展充满了信心。这本书的结构安排也非常合理,循序渐进,让我能够一步步地深入了解石墨烯的奥秘,而不是被海量的信息淹没。我常常在阅读中停下来,思考书中所描绘的未来场景,感觉自己仿佛置身于一个由石墨烯构建的全新时代。
评分这本书的内容真是太丰富了!《石墨烯从基础到应用》不仅仅是一本介绍石墨烯的书,它更像是一本关于科学探索精神的指南。我被书中作者那种严谨的治学态度和对科学的热情深深打动。从石墨烯的发现历程,到科学家们如何一步步揭示其独特的物理化学性质,整个过程都充满了悬念和惊喜,让我读得津津有味。书中不仅深入剖析了石墨烯的微观结构和宏观性能之间的关联,还详细阐述了各种制备方法,包括机械剥离法、化学气相沉积法等等,每一种方法的优缺点、适用范围都分析得头头是道。我尤其对化学气相沉积法的部分印象深刻,书中详细介绍了工艺参数对石墨烯质量的影响,这对于想要深入研究或实践的读者来说,无疑是宝贵的财富。此外,书中对石墨烯的各种改性方法也进行了详尽的介绍,例如掺杂、氧化还原等,这些改性手段如何赋予石墨烯新的功能,书中都有精彩的论述。读完这部分,我才真正理解了为什么石墨烯被誉为“神奇材料”,它的可塑性和多样性真的超出了我的想象。这本书的语言风格非常朴实,没有华丽的辞藻,但字里行间都透露出作者深厚的功底和对材料科学的热爱。
评分说实话,《石墨烯从基础到应用》这本书带给我的启发是巨大的,它不仅仅是一本关于石墨烯的教科书,更是一本激发我思考的书。作者在书中反复强调了“跨学科融合”的重要性,石墨烯的应用并非仅仅局限于材料科学本身,而是需要与物理学、化学、工程学、生物学、医学等多个学科进行交叉融合,才能真正发挥其潜力。书中列举了许多跨学科合作的成功案例,让我看到了不同领域专家共同努力解决复杂问题的力量。我特别关注了书中关于石墨烯在能源领域的应用,例如在燃料电池、储氢材料等方面的研究进展。这些研究的突破,对于解决当前全球能源危机和环境问题具有至关重要的意义。作者还对石墨烯在智能交通领域的应用进行了探讨,例如用于制造更轻更省油的汽车、开发更高效的充电桩等,这些都让我看到了科技改变生活的力量。
评分我必须承认,在读《石墨烯从基础到应用》之前,我对石墨烯的了解仅限于“一种很薄很强的材料”,但这本书彻底颠覆了我的认知。作者用极其生动形象的语言,将石墨烯的“超能力”娓娓道来。我惊叹于它无与伦比的导热性,想象着它如何在电子产品散热方面大显身手;我惊叹于它惊人的强度,思考着它如何在建筑和航空领域带来革命性的变革;我惊叹于它卓越的导电性,预见着它在电子学领域的光辉前景。书中对石墨烯二维结构的独特性进行了深入的探讨,例如其独特的费米能级附近线性色散关系,这直接导致了其优异的载流子迁移率。作者还对石墨烯的量子隧穿效应、霍尔效应等奇特的物理现象进行了详尽的解释,让我对微观世界的奇妙充满了敬畏。此外,书中对石墨烯的表面特性和界面效应进行了深入的分析,这对于理解石墨烯在复合材料和传感器中的应用至关重要。
评分这本书真的让我受益匪浅!《石墨烯从基础到应用》这本书的作者对于石墨烯的研究有着极其深刻的理解,并且能够用清晰、有条理的方式将这些知识传递给读者。我尤其对书中关于石墨烯在传感器领域的应用进行了深入的学习,例如用于制造高灵敏度的气体传感器、生物传感器等。这些技术的发展,对于环境监测、疾病诊断等领域具有重要的意义。作者还对石墨烯在热电转换领域的应用进行了探讨,例如用于制造高效的热电材料,将废热转化为电能。这对于提高能源利用效率,减少能源消耗具有重要的作用。更让我欣喜的是,书中还提到了石墨烯在量子计算领域的初步探索,虽然这部分内容比较前沿,但作者的讲解让我对量子计算有了初步的认识,并对其未来的发展充满了期待。这本书的价值不仅仅在于它所包含的知识本身,更在于它所激发出的求知欲和探索精神。
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