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商品簡介
作者簡介
名人/編輯推薦
序
目次
商品簡介
本書對石墨烯進行了比較全面的介紹，包括它的發現過程、基本性質、應用領域、製備方法、檢測方法、發展前景等。本書是面向大眾的科普讀物，內容兼具科學性和趣味性。通過閱讀本書，讀者一方面能夠瞭解石墨烯的專業知識，另一方面，也是更重要的，是讓讀者瞭解和體會科學家對自然界的好奇心、對工作的嚴謹態度以及他們的創新意識。
本書適宜中學生、大學生等青年讀者閱讀。
本書適宜中學生、大學生等青年讀者閱讀。
作者簡介
由偉，清華大學材料專業博士畢業，從事材料科學領域的教學、科研、科普等工作。已取得10項發明專利和2項實用新型專利，發表50餘篇學術論文，獲得中國煤炭工業協會專利獎、河北省煤炭工業協會科技進步獎等獎勵，出版了《珠寶鑒定》《琥珀鑒定一本通》等著作。
名人/編輯推薦
石墨烯自發現至今十多年來，一直是科技界的研究熱點，不但其發現者獲得了諾貝爾物理學獎，而且研究石墨烯的論文如雨後春筍，更是Science、Nature 等權 威期刊中的常客。石墨烯的性能優異，應用廣範，本書全面介紹了石墨烯的結構與性能以及其在多個行業內的關鍵應用，使讀者可以全面瞭解石墨烯的優異性能和未來的應用空間。
序
“雖然石墨烯現在已不是一個新詞了，但它將不斷帶給我們新驚喜。”這句話出自石墨烯的發現者、2010年諾貝爾物理學獎獲得者安德列海姆。
確實，從石墨烯被發現至今，已經過去十幾年，人們對這個名字已經很熟悉了，很少再像當初那樣知之甚少。
然而，關於石墨烯的話題從來沒有終止過。現在仍不時地出現關於石墨烯的新聞，比如，高性能的石墨烯電池、石墨烯觸控屏、石墨烯柔性電子設備……在股票市場裡，石墨烯板塊、石墨烯概念股異軍突起，成為一支不可忽視的力量，經常有出人意料的表現。
可以想見，石墨烯的明天會更好。
在圖書市場裡，已經有一些關於石墨烯的書籍了，但它們多數是面向專業科研人員的，而面向普通讀者，尤其是廣大青少年讀者的書籍還比較少，本書正是為了彌補這個空白而寫作的。它的內容比較全面，語言通俗易懂，通過閱讀本書，讀者可以較全面地瞭解石墨烯的相關知識，包括發現過程、基本性質、應用領域、製備方法、檢測方法、發展前景等。
本書具有下面幾個突出的特點。
① 內容新穎介紹了石墨烯最新的研究進展，包括獨特的性質、廣闊的應用前景、新奇的製備方法以及未來的發展趨勢等。
② 科學性和趣味性兼顧筆者儘量做到兼顧科學性和趣味性，引用讀者身邊或感興趣的實例和話題對石墨烯進行介紹，從而引起讀者的興趣。
③ 強調科學知識和科學家對青少年讀者的啟迪作用，培養他們的科學精神和科學思維方法，從而提高青少年的科學素養。通過閱讀本書，青少年能夠對大自然更加充滿好奇心，在將來的學習和工作中具備更強的創新精神，對學習和工作更加嚴謹，而且具有一顆淡泊名利的平常心。
在本書的寫作過程中，筆者參考、引用了大量同行的研究成果和資料，在這裡對他們表示衷心的感謝。
本書的內容涵蓋面很寬，而筆者的知識和水準有限，所以書中不足之處希望讀者諒解並提出寶貴意見，以便筆者將來加以改進和完善。
由偉
2021年5月於燕郊
確實，從石墨烯被發現至今，已經過去十幾年，人們對這個名字已經很熟悉了，很少再像當初那樣知之甚少。
然而，關於石墨烯的話題從來沒有終止過。現在仍不時地出現關於石墨烯的新聞，比如，高性能的石墨烯電池、石墨烯觸控屏、石墨烯柔性電子設備……在股票市場裡，石墨烯板塊、石墨烯概念股異軍突起，成為一支不可忽視的力量，經常有出人意料的表現。
可以想見，石墨烯的明天會更好。
在圖書市場裡，已經有一些關於石墨烯的書籍了，但它們多數是面向專業科研人員的，而面向普通讀者，尤其是廣大青少年讀者的書籍還比較少，本書正是為了彌補這個空白而寫作的。它的內容比較全面，語言通俗易懂，通過閱讀本書，讀者可以較全面地瞭解石墨烯的相關知識，包括發現過程、基本性質、應用領域、製備方法、檢測方法、發展前景等。
本書具有下面幾個突出的特點。
① 內容新穎介紹了石墨烯最新的研究進展，包括獨特的性質、廣闊的應用前景、新奇的製備方法以及未來的發展趨勢等。
② 科學性和趣味性兼顧筆者儘量做到兼顧科學性和趣味性，引用讀者身邊或感興趣的實例和話題對石墨烯進行介紹，從而引起讀者的興趣。
③ 強調科學知識和科學家對青少年讀者的啟迪作用，培養他們的科學精神和科學思維方法，從而提高青少年的科學素養。通過閱讀本書，青少年能夠對大自然更加充滿好奇心，在將來的學習和工作中具備更強的創新精神，對學習和工作更加嚴謹，而且具有一顆淡泊名利的平常心。
在本書的寫作過程中，筆者參考、引用了大量同行的研究成果和資料，在這裡對他們表示衷心的感謝。
本書的內容涵蓋面很寬，而筆者的知識和水準有限，所以書中不足之處希望讀者諒解並提出寶貴意見，以便筆者將來加以改進和完善。
由偉
2021年5月於燕郊
目次
第一章有趣的發現1
第一節石墨烯是什麼1
第二節石墨烯的發現過程3
第三節一石激起千層浪5
第二章顯赫的家族Ⅰ——石墨8
第一節碳材料家族8
第二節石墨的性質9
第三節石墨的應用11
第四節石墨的生產23
第五節膨脹石墨25
第三章顯赫的家族Ⅱ——金剛石、富勒烯、碳納米管29
第一節金剛石29
第二節踢足球引出的諾貝爾獎——富勒烯37
第三節碳納米管44
第四章天生異相——石墨烯的結構49
第一節石墨烯之美49
第二節神奇的六邊形51
第三節“碳”網恢恢——石墨烯的尺寸54
第四節石墨烯的種類55
第五節石墨烯的真面目56
第五章打開“未來之門”的鑰匙——石墨烯的性質62
第一節比表面積62
第二節力學性質64
第三節電性質66
第四節熱性質69
第五節光學性質71
第六節磁性質72
第七節化學性質75
第六章大顯身手——石墨烯在電子領域裡的應用77
第一節讓網速更快77
第二節更快、更輕、更便宜的石墨烯計算機80
第三節石墨烯手機87
第四節其它89
第七章大顯身手——石墨烯在能源領域裡的應用93
第一節石墨烯電線和電纜93
第二節石墨烯超導體93
第三節石墨烯鋰離子電池101
第四節石墨烯太陽能電池107
第五節石墨烯超級電容器115
第八章大顯身手——明察秋毫的石墨烯傳感器128
第一節電子感官——傳感器128
第二節石墨烯光電傳感器132
第三節石墨烯“警犬”——高靈敏化學傳感器141
第四節其它傳感器146
第九章大顯身手——石墨烯在力學、化學、醫學等領域的應用151
第一節石墨烯“軟蝟甲”151
第二節石墨烯的熱性質的應用159
第三節石墨烯的化學性質的應用165
第四節石墨烯在醫療領域的應用172
第十章巧奪天工——石墨烯的製造方法176
第一節微機械剝離法176
第二節外延生長法180
第三節化學氣相沉積法182
第四節氧化-還原法187
第五節其它方法191
第六節石墨烯的轉移197
第七節發展趨勢199
第十一章火眼金睛——石墨烯的檢測Ⅰ——化學成分分析201
第一節能譜儀和波譜儀201
第二節X射線光電子能譜（XPS）205
第三節X射線螢光光譜（XRF）208
第四節紅外光譜210
第五節拉曼光譜214
第十二章火眼金睛——石墨烯的檢測Ⅱ——微觀結構測試221
第一節X射線的發現221
第二節X射線的性質223
第三節X射線的應用225
第四節X射線衍射技術（XRD）230
第五節電子衍射231
第十三章石墨烯的改性和功能化233
第一節改性和功能化的作用233
第二節共價鍵結合改性235
第三節非共價鍵結合改性237
第四節原子摻雜改性240
第五節納米微粒改性241
第六節缺陷改性242
第十四章氧化石墨烯245
第一節化學組成和結構245
第二節氧化石墨烯的性質246
第三節氧化石墨烯的製備方法248
第四節氧化石墨烯製品的製備249
第五節氧化石墨烯複合材料251
第六節氧化石墨烯的應用253
第七節未來的發展趨勢255
第十五章石墨烯複合材料257
第一節複合材料257
第二節石墨烯複合材料類型259
第三節石墨烯-聚合物複合材料259
第四節石墨烯-金屬複合材料263
第五節石墨烯-納米微粒複合材料265
第六節石墨烯-碳基材料複合材料266
第七節發展前景267
第十六章石墨烯的產業化——挑戰與機遇269
第一節廣闊的前景——3D市場269
第二節國家競賽271
第三節問題與挑戰276
第十七章意義和啟示279
第一節令人期待的“下一個”279
第二節科學家的故事和啟示281
第一節石墨烯是什麼1
第二節石墨烯的發現過程3
第三節一石激起千層浪5
第二章顯赫的家族Ⅰ——石墨8
第一節碳材料家族8
第二節石墨的性質9
第三節石墨的應用11
第四節石墨的生產23
第五節膨脹石墨25
第三章顯赫的家族Ⅱ——金剛石、富勒烯、碳納米管29
第一節金剛石29
第二節踢足球引出的諾貝爾獎——富勒烯37
第三節碳納米管44
第四章天生異相——石墨烯的結構49
第一節石墨烯之美49
第二節神奇的六邊形51
第三節“碳”網恢恢——石墨烯的尺寸54
第四節石墨烯的種類55
第五節石墨烯的真面目56
第五章打開“未來之門”的鑰匙——石墨烯的性質62
第一節比表面積62
第二節力學性質64
第三節電性質66
第四節熱性質69
第五節光學性質71
第六節磁性質72
第七節化學性質75
第六章大顯身手——石墨烯在電子領域裡的應用77
第一節讓網速更快77
第二節更快、更輕、更便宜的石墨烯計算機80
第三節石墨烯手機87
第四節其它89
第七章大顯身手——石墨烯在能源領域裡的應用93
第一節石墨烯電線和電纜93
第二節石墨烯超導體93
第三節石墨烯鋰離子電池101
第四節石墨烯太陽能電池107
第五節石墨烯超級電容器115
第八章大顯身手——明察秋毫的石墨烯傳感器128
第一節電子感官——傳感器128
第二節石墨烯光電傳感器132
第三節石墨烯“警犬”——高靈敏化學傳感器141
第四節其它傳感器146
第九章大顯身手——石墨烯在力學、化學、醫學等領域的應用151
第一節石墨烯“軟蝟甲”151
第二節石墨烯的熱性質的應用159
第三節石墨烯的化學性質的應用165
第四節石墨烯在醫療領域的應用172
第十章巧奪天工——石墨烯的製造方法176
第一節微機械剝離法176
第二節外延生長法180
第三節化學氣相沉積法182
第四節氧化-還原法187
第五節其它方法191
第六節石墨烯的轉移197
第七節發展趨勢199
第十一章火眼金睛——石墨烯的檢測Ⅰ——化學成分分析201
第一節能譜儀和波譜儀201
第二節X射線光電子能譜（XPS）205
第三節X射線螢光光譜（XRF）208
第四節紅外光譜210
第五節拉曼光譜214
第十二章火眼金睛——石墨烯的檢測Ⅱ——微觀結構測試221
第一節X射線的發現221
第二節X射線的性質223
第三節X射線的應用225
第四節X射線衍射技術（XRD）230
第五節電子衍射231
第十三章石墨烯的改性和功能化233
第一節改性和功能化的作用233
第二節共價鍵結合改性235
第三節非共價鍵結合改性237
第四節原子摻雜改性240
第五節納米微粒改性241
第六節缺陷改性242
第十四章氧化石墨烯245
第一節化學組成和結構245
第二節氧化石墨烯的性質246
第三節氧化石墨烯的製備方法248
第四節氧化石墨烯製品的製備249
第五節氧化石墨烯複合材料251
第六節氧化石墨烯的應用253
第七節未來的發展趨勢255
第十五章石墨烯複合材料257
第一節複合材料257
第二節石墨烯複合材料類型259
第三節石墨烯-聚合物複合材料259
第四節石墨烯-金屬複合材料263
第五節石墨烯-納米微粒複合材料265
第六節石墨烯-碳基材料複合材料266
第七節發展前景267
第十六章石墨烯的產業化——挑戰與機遇269
第一節廣闊的前景——3D市場269
第二節國家競賽271
第三節問題與挑戰276
第十七章意義和啟示279
第一節令人期待的“下一個”279
第二節科學家的故事和啟示281
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