石墨烯：改變世界的新材料簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

2004年，康斯坦丁博士通過(guò)膠帶從石墨上分離出石墨烯這種“神器的材料”

石墨烯具有非同尋常的導電性能、極低的電阻率極低和極快的電子遷移的速度、超出鋼鐵數十倍的強度，極好的透光性……

它的出現在全世界范圍內引起了極大轟動(dòng)，各國也開(kāi)始高度重視，搶灘石墨烯研發(fā)。

歐洲的旗艦計劃，韓國的石墨烯國家戰略，新加坡的國家石墨烯研究院。

石墨烯從納米級的“綠色”科技傳感器，以及未來(lái)的導電涂層等方面，都具有極大的應用潛力

石墨烯很前沿，很熱？

但是你真的了解石墨烯嗎？

你了解石墨烯的生產(chǎn)方法嗎？

你了解石墨烯的結構和特性嗎？

你了解石墨烯的鑒定和表征嗎？

你了解石墨烯的應用嗎？

……

調查發(fā)現，大家普遍對石墨烯的認知不足。

不是只有單層石墨烯才成為石墨烯。石墨烯并非“超級材料”，更多的是需要把石墨烯當做功能材料來(lái)滿(mǎn)足相關(guān)應用技術(shù)要求，石墨烯的的商業(yè)化與產(chǎn)品應用需求密切相關(guān)。

想了解石墨烯您需要本書(shū)。

石墨烯被譽(yù)為“神奇的材料”，從納米級的“綠色”科技到傳感器，以及未來(lái)的導電涂層等方面，都具有極大的應用潛力。

本書(shū)涉及石墨烯的方方面面——歷史、基本特性、生產(chǎn)方式以及應用等。本書(shū)既可視為科學(xué)論著(zhù)也可作為技術(shù)指南，為具有一定科學(xué)背景或本科工科背景以及從事石墨烯應用行業(yè)的讀者們提供學(xué)習途徑。

石墨烯的研究領(lǐng)域寬泛且發(fā)展迅猛，此書(shū)的目的在于為讀者提供石墨烯的相關(guān)信息，以及在當下甚至未來(lái)可立即賦予實(shí)施的、簡(jiǎn)明扼要的應用信息。讀罷此書(shū)，讀者所獲得的知識將足以使其在石墨烯的研發(fā)與應用領(lǐng)域繼續獨立探索前行。

瑪杜麗·沙倫

現任一家商業(yè)化生產(chǎn)碳納米材料和導電玻璃的印度公司—莫納德納米科技有限公司執行董事。

馬赫斯赫瓦爾·沙倫

印度理工學(xué)院教授，現于印度馬哈拉施特拉邦比爾拉技術(shù)與科學(xué)學(xué)院主管納米技術(shù)中心。

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原書(shū)前言

原書(shū)序

第1章石墨烯的歷史

第2章石墨烯的結構及特性

2.1石墨烯的結構

2.1.1碳

2.1.2石墨.

2.1.3石墨烯

2.1.4石墨烷

2.1.5石墨酮

2.2石墨烯結構的無(wú)序性

2.2.1褶皺結構

2.2.2拓撲缺陷

2.2.3吸附原子

2.2.4裂紋或斷裂

2.3石墨烯的特性

2.3.1力學(xué)性能

2.3.2熱學(xué)性能

2.3.3光學(xué)特性

2.3.4化學(xué)穩定性及反應性

2.3.5廣受關(guān)注的電學(xué)特性

2.3.6半導體特性

2.4小結

第3章納米石墨烯與碳量子點(diǎn)

3.1納米石墨烯

3.1.1納米石墨烯的結構

3.1.2納米石墨烯的特性

3.1.3納米石墨烯的制備

3.1.4納米石墨烯的應用

3.2石墨烯量子點(diǎn)或碳量子點(diǎn)

3.2.1碳量子點(diǎn)的結構

3.2.2碳量子點(diǎn)的特性

3.2.3碳量子點(diǎn)的制備

3.2.4碳量子點(diǎn)的應用

3.3小結

第4章石墨烯的鑒定和表征

4.1導言

4.2顯微鏡法

4.2.1石墨烯掃描電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡和透射電子顯微鏡表征

4.2.2石墨烯原子力顯微鏡表征

4.3光譜法

4.3.1石墨烯的拉曼光譜分析

4.3.2石墨烯的紅外光譜分析

4.3.3石墨烯的紫外可見(jiàn)光譜分析

4.3.4石墨烯的X射線(xiàn)衍射分析

4.3.5石墨烯的X射線(xiàn)光電子能譜分析

4.3.6石墨烯的核磁共振分析

4.3.7石墨烯的動(dòng)態(tài)光散射

4.3.8石墨烯的雙偏振干涉測量分析

4.4光學(xué)特性分析

4.4.1光學(xué)吸收及非線(xiàn)性克爾效應

4.4.2光致發(fā)光／藍光、光致發(fā)光

4.4.3光學(xué)能隙

4.5力學(xué)性能的測試

4.5.1楊氏模量

4.5.2泊松比

4.5.3膨脹試驗

4.5.4拉力試驗／張力試驗

4.5.5石墨烯膜的氣體泄漏率

4.6熱特性及熱反應分析

4.6.1熱導率

4.6.2熱重分析及熱穩定性

4.7電學(xué)特性的表征

4.7.1電子學(xué)

4.7.2電子傳遞

4.7.3電化學(xué)氧化還原

4.8功函數

4.9量子反?；魻栃?/p>

4.10自旋輸運

4.11小結

第5章改變石墨烯的特性

5.1導言

5.2改造磁性

5.3提高石墨烯的力學(xué)性能

5.3.1聚合物內分散均勻的石墨烯

5.3.2化學(xué)交聯(lián)

5.3.3氫化

5.4設計場(chǎng)發(fā)射特性

5.5設計石墨烯的帶隙或能隙

5.6設計石墨烯的電學(xué)特性

5.6.1設計石墨烯的電學(xué)特性使其應用于晶體管

5.6.2設計石墨烯的電學(xué)特性使其應用于太陽(yáng)能電池

5.6.3設計石墨烯的電學(xué)特性使其應用于圖案化石墨烯

5.6.4設計石墨烯的電化學(xué)特性使其應用于超級電容器

5.6.5設計石墨烯的壓電特性

5.6.6設計石墨烯的電學(xué)特性使其應用于燃料電池

5.7設計石墨烯的結構特性

5.7.1設計石墨烯的復合結構

5.7.2設計石墨烯的超結構

5.7.3設計石墨烯的異質(zhì)結構

5.7.4石墨烯的缺陷

5.8小結

第6章石墨烯的應用

6.1應用前景

6.1.1高比強度相關(guān)領(lǐng)域的應用

6.1.2高比表面積相關(guān)領(lǐng)域的應用

6.1.3電能儲存

6.1.4熱管理

6.1.5高彈性相關(guān)領(lǐng)域的應用

6.1.6電子和光電設備

6.1.7輕質(zhì)電導體

6.1.8透明柔性導電抗氧化膜

6.1.9石墨烯薄膜抗滲透性的相關(guān)應用

6.1.10聚合物復合材料的增強

6.1.11傳感器

6.1.12電力發(fā)電

6.1.13柔性襯底

6.1.14新材料模板

6.1.15基于石墨烯化學(xué)特性研發(fā)的生物裝置

6.1.16醫療領(lǐng)域

6.1.17紡織和織物領(lǐng)域

6.2小結

第7章量產(chǎn)趨勢：由實(shí)驗室走向工業(yè)化（擴大規模）

7.1石墨的剝離：自上而下的方式

7.1.1微機械剝離或多次剝離石墨

7.1.2液相化學(xué)剝離石墨

7.1.3液相水剝離氧化石墨

7.1.4熱液相剝離氧化石墨

7.2縱向解開(kāi)碳納米管

7.2.1選擇性刻蝕或等離子刻蝕

7.2.2氧化法

7.2.3堿金屬原子插入法

7.2.4碳納米管的催化解開(kāi)

7.2.5水熱法

7.2.6超聲化學(xué)法打開(kāi)多層碳納米管

7.3化學(xué)氣相沉積法

7.4石墨烯在碳化硅上的外延生長(cháng)

7.5氧化石墨烯的還原

7.5.1熱還原氧化石墨烯

7.5.2水熱還原氧化石墨烯

7.5.3溶劑熱還原氧化石墨烯

7.5.4化學(xué)還原氧化石墨烯

7.5.5電化學(xué)還原氧化石墨烯

7.5.6氫等離子體還原氧化石墨烯

7.5.7氙閃光管還原氧化石墨烯

7.5.8膨脹還原劑還原氧化石墨烯

7.5.9光催化還原氧化石墨烯

7.5.10多步還原

7.6弧放電法

7.7溶劑熱法

7.8石墨烯的無(wú)基底氣相合成

7.9其他生長(cháng)法

7.10小結

第8章石墨烯片直接轉移或卷對卷式轉移至理想的基底

8.1導言

8.2使用刻蝕法和挖取法直接轉移石墨烯

8.3在刻蝕和挖取過(guò)程中使用石墨烯保護介質(zhì)直接轉移石墨烯

8.3.1聚甲基丙烯酸甲酯

8.3.2聚碳酸酯

8.3.3聚二甲基硅氧烷

8.3.4直接轉移至柔性聚對苯二甲酸乙二醇酯

8.4卷對卷合成及轉移石墨烯

8.4.1使用導熱膠帶進(jìn)行卷對卷連續轉移

8.4.2通過(guò)熱壓法，卷對卷式轉移至覆蓋有透明聚對苯二甲酸乙二醇酯膜的乙烯、乙酸乙烯酯共聚物

8.4.3使用光固化環(huán)氧樹(shù)脂卷對卷轉移至聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜

8.5卷對卷轉移石墨烯片的裝置

8.5.1成均館大學(xué)研究與商業(yè)基金會(huì )研發(fā)的卷對卷石墨烯合成及轉移的專(zhuān)利裝置

8.5.2四輥式卷對卷系統

8.5.3山田法

8.6轉移過(guò)程中最大限度減少缺陷或裂紋

8.6.1選擇合適的目標基底

8.6.2避免使用刻蝕劑

8.7小結

9石墨烯在工業(yè)和商業(yè)用途中面臨的挑戰及其經(jīng)濟效益

9.1導言

9.2石墨烯工業(yè)

9.2.1生產(chǎn)及應用石墨烯的公司

9.2.2支持石墨烯相關(guān)活動(dòng)的公司

9.2.3終端用戶(hù)市場(chǎng)及目標客戶(hù)

9.3石墨烯的商業(yè)化

9.3.1制造理想的帶隙

9.3.2高生產(chǎn)成本

9.4石墨烯及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟

9.5石墨烯及其前景

9.5.1柔性電子屏幕

9.5.2具備超高機械強度的石墨烯復合材料

9.5.3石墨烯替代SD閃存卡

9.5.4新一代揚聲器

9.5.5更快的計算機芯片和寬帶

9.5.6超強防彈衣

9.5.7石墨烯無(wú)人機

9.6石墨烯的未來(lái)設想

9.7小結

參考文獻