石墨烯技術 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

• 石墨烯
• 材料科學
• 納米技術
• 電子工程
• 化學
• 物理
• 新興技術
• 應用科學
• 碳材料
• 先進材料

全書共分為十一章，前三章主要針對石墨烯的基本特性、檢測方法以及製備技術進行介紹，第四章解說石墨烯的摻雜技術，並詳述摻雜石墨烯在感測器、復材、能源材料以及半導體元件等相關應用，第五章則是石墨烯在鋰電池、超級電容、鋰硫、燃料電池和太陽能電池等相關能源材料之最新研究趨勢，第六章為石墨烯在透明導電膜之應用概況，第七章探討氧化石墨烯在光觸媒之相關應用，第八章主要著墨石墨烯在燃料電池以及生物感測器之相關應用，第九章則從復材的角度切入，從分散技術探討石墨烯在導電漿料、導熱膠以及縴維紡織之相關應用，第十章為完整的石墨烯專利地圖分析，第十一章是以石墨烯在半導體材料以及在高頻元件之最新研究概況進行剖析。

鑄就未來：前沿材料科學的深度探索 圖書名稱： 鑄就未來：前沿材料科學的深度探索 圖書簡介： 引言：材料的革命與人類文明的演進 自人類文明誕生之日起，對新材料的探索與掌握就從未停歇。從打磨鋒利的燧石，到冶煉堅韌的青銅，再到蒸汽時代的鋼鐵洪流，材料的每一次重大突破，都深刻地重塑瞭社會結構、生産力水平乃至全球格局。進入二十一世紀，我們正站在又一個材料科學的黃金時代的門檻上。傳統的矽基電子學已接近其物理極限，能源存儲的瓶頸亟待突破，極端環境下的工程需求日益苛刻。這一切的答案，都指嚮瞭對物質本源更深層次的理解與調控——這便是“前沿材料科學”的使命。 本書《鑄就未來：前沿材料科學的深度探索》，旨在為渴望瞭解當代材料科學最尖端進展的研究人員、工程師、高年級學生乃至對科技前沿抱有濃厚興趣的讀者，提供一個係統、深入且極具洞察力的視角。我們摒棄瞭對單一明星材料的盲目追捧，轉而聚焦於支撐未來科技變革的核心材料範式、設計哲學與前沿交叉領域。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從理論基礎到實際應用的完整鏈條，力求展現材料科學傢如何以原子或分子尺度為筆墨，描繪齣宏觀世界的無限可能。 第一部分：量子世界的宏觀重塑——功能材料的理論基石 本部分深入探討瞭驅動現代功能材料設計的理論框架，這是理解和預測材料性能的關鍵。我們首先從凝聚態物理的最新進展入手，重點闡述瞭拓撲材料的奇特電子行為。不同於傳統導體或絕緣體，拓撲絕緣體錶麵的電子態具有極高的魯棒性，不受微小缺陷的影響，這為開發超低功耗電子器件和量子計算硬件奠定瞭基礎。我們詳細解析瞭三維拓撲絕緣體和拓撲半金屬的能帶結構計算方法，並探討瞭如何利用外部磁場或應變工程來調控其拓撲相變。 隨後，我們將視角轉嚮高通量計算與人工智能在材料發現中的應用。傳統材料的篩選依賴於耗時的實驗試錯法，而計算材料學正通過密度泛函理論（DFT）和更高級彆的量子化學模擬，構建起龐大的“材料基因組”。本書不僅介紹瞭如何運用機器學習模型加速晶格結構預測和性能評估，還著重講解瞭如何設計新的勢函數和數據庫，以剋服現有算法在處理復雜多組分體係時的局限性。特彆地，我們對缺陷工程進行瞭深入剖析，強調瞭點缺陷、位錯和晶界如何成為調控半導體、光電器件性能的“魔術師”。 第二部分：能源與環境革命的驅動力——新一代儲能與催化係統 能源挑戰是人類社會可持續發展的核心議題。本部分聚焦於解決能源獲取、存儲和轉化效率問題的關鍵材料係統。 在固態儲能技術領域，我們跳齣瞭傳統鋰離子電池的框架，深入探討瞭全固態電池（ASSB）的挑戰與機遇。重點分析瞭界麵阻抗、電解質的離子電導率以及與電極的兼容性問題。書中詳細介紹瞭基於硫化物、氧化物和聚閤物的固態電解質的閤成路徑、晶體結構與鋰離子遷移機製的錶徵技術，如中子散射和原位核磁共振（NMR）。 同時，我們對先進熱電材料的潛力進行瞭評估。熱電材料能夠實現熱能與電能的直接相互轉換，是餘熱迴收利用的關鍵技術。本書闡述瞭塞貝剋係數、電導率和熱導率之間的復雜權衡關係，並詳細介紹瞭如何通過“晶格散射調控”和“電子態工程”來同時優化這些參數，實現高ZT值。 在綠色催化方麵，重點轉嚮瞭非貴金屬催化劑的開發。針對析氫反應（HER）和析氧反應（OER）這兩個核心的水分解過程，本書詳細對比瞭過渡金屬硫化物、磷化物以及高熵閤金在堿性和酸性環境下的催化活性位點結構、負載效應和長期穩定性。我們強調瞭精確控製催化劑的納米結構形貌（如空心球、納米片、單原子位點）對提高活性和選擇性的決定性作用。 第三部分：極端環境下的結構極限——高性能結構與智能材料 現代工程對材料的承受能力提齣瞭前所未有的要求，這驅動瞭結構材料嚮著更高強度、更低密度和更強耐受性的方嚮發展。 本書詳盡考察瞭超高熵閤金（HEA）的設計理念。與傳統閤金隻含少數主元不同，HEA的復雜高熵效應帶來瞭獨特的機械性能，如超高強度、優異的韌性和蠕變抗力。我們剖析瞭多主元體係中相分離的動力學過程，並介紹瞭如何通過計算模擬來預測其在極端溫度下的微觀結構演變。 此外，對增材製造（3D打印）專用材料的討論是不可或缺的。增材製造正在徹底改變復雜結構件的製造方式，但其對材料的粉末特性、熔池動力學和最終各嚮異性提齣瞭新的挑戰。本書側重於金屬激光熔融沉積（SLM）中，如何通過優化粉末粒徑分布和激光掃描策略，來消除孔隙率，並實現梯度功能結構件的打印。 最後，我們探討瞭響應性智能材料的最新突破。這包括形狀記憶聚閤物、自修復塗層和可拉伸電子材料。特彆是對可拉伸電子學的分析，我們深入研究瞭導電聚閤物的分子鏈重排機製，以及如何利用液體金屬閤金或微結構設計，使電子元件能夠在劇烈形變下保持功能完整性，為可穿戴醫療設備和軟體機器人技術開闢瞭道路。 結語：麵嚮未來的材料設計哲學 《鑄就未來：前沿材料科學的深度探索》並非止步於對現有材料的總結，而是緻力於闡明一種全新的材料設計範式——從“材料發現”轉嚮“按需設計”。通過跨學科的知識融閤，從量子力學到宏觀工程，本書試圖為讀者構建一個完整的知識地圖，激勵下一代科學傢和工程師，利用對物質本質的深刻洞察力，去鑄造一個更高效、更可持續、更具適應性的未來世界。本書的深度和廣度，將是您理解並參與下一次材料革命的最佳嚮導。

作者簡介

劉偉仁

　　颱灣大學化工係博士
　　中原大學化工係副教授

蘇清源   

　　清華大學工程與係統科學係博士
　　中央大學機械工程學係能源工程研究所助理教授

江偉宏

　　美國凱斯西儲大學化工博士
　　國立颱灣科技大學化學工程係助理教授

郭信良

　　颱灣大學化工係博士
　　工業技術研究院材料與化工研究所研究員

吳定宇

　　大同大學材料係博士
　　紡織産業綜閤研究所副組長

陳貴賢

　　美國哈佛大學應用科學博士
　　中央研究院原子與分子科學研究所研究員

許新城

　　颱灣科技大學材料科學與工程學係博士
　　颱灣大學擬態科學中心博士後研究員

孫嘉良

　　交通大學材料係博士
　　長庚大學化工與材料工程係副教授

許淑婷

　　颱灣大學農業化學所生物工業化學組碩士(現更名為微生物與生化學研究所)
　　好德智權服務有限公司總經理

瀋駿

　　美國加州聖荷西州立大學電機工程係及土木工程係雙學位碩士
　　駿沛應用炭素科技股份有限公司董事長

邱鈺蛟

　　清華大學電子工程研究所碩士

蕭碩信

　　清華大學電子工程研究所碩士

張峰碩

　　中興大學化學所無機化學碩士
　　好德智權服務有限公司總經理資深專利工程師

主編簡介

劉偉仁

　　颱灣大學化工係博士
　　中原大學化工係副教授

第一章　石墨烯簡介
1.1　發現及研究進展
1.2　結構
1.3　檢測方法
1.4　特性
1.5　製備方法
1.6　應用

第二章　石墨烯的基本特性
2.1　石墨烯的基本物性
2.2　石墨烯的基本電性
2.3　石墨烯電晶體電性分析

第三章　石墨烯的製程技術
3.1　前言
3.2　機械剝離法（Micromechanical exfoliation）
3.3　化學氣相沉積法（Chemical vapor deposition）
3.4　氧化還原閤成法
3.5　液相剝離法（Liquid phase exfoliation）
3.6　結論

第四章　石墨烯摻雜技術
4.1　異質摻雜石墨烯之簡介
4.2　異質摻雜石墨烯之物理性質與化學性質
4.3　異質摻雜石墨烯之方法與製程技術
4.4　異質摻雜石墨烯之應用

第五章　石墨烯在儲能材料之應用
5.1　簡介
5.2　石墨烯在鋰離子電池之應用
5.3　石墨烯在超級電容器之應用
5.4　石墨烯在鋰硫電池之應用
5.5　石墨烯在燃料電池之應用
5.6　石墨烯在太陽能電池的應用
5.7　結語

第六章　石墨烯於透明導電應用發展
6.1　背景
6.2　軟性透明導電材料簡介
6.3　石墨烯製程與透明導電膜應用特性比較
6.4　石墨烯薄膜轉移程序
6.5　石墨烯透明導電膜導電特性改善
6.6　石墨烯導電膜量産技術與産品應用現況
6.7　小結

第七章　氧化石墨烯於人工光閤作用的應用
7.1　前言
7.2　光觸媒
7.3　光觸媒反應效率之因素
7.4　石墨烯與氧化石墨烯之發展
7.5　氧化石墨烯在人工光閤作用上之應用
7.6　奈米金屬添加之氧化石墨烯
7.7　結論

第八章　石墨烯之其他應用
8.1　石墨烯在燃料電池上的應用
8.2　石墨烯在生物感測器上的應用

第九章　石墨烯在復閤材料上的應用
9.1　奈米復閤材料的基本介紹
9.2　高分子奈米復閤材料的製程介紹
9.3　石墨烯復閤材料之基本介紹
9.4　石墨烯的介麵改質工程
9.5　石墨烯復閤材料之應用
9.6　結語

第十章　石墨烯專利地圖分析
10.1　石墨烯之美國專利統計分析
10.2　申請人美國公開及公告專利數量曆年分布趨勢
10.3　石墨烯之各次分類美國專利統計分析
10.4　石墨烯專利檢索與分析之結論匯整及建議

第十一章　石墨烯在半導體材料之應用
11.1　半導體科技的演進
11.2　碳材料的起源與發展
11.3　微波的介紹與石墨烯高頻元件應用

评分☆☆☆☆☆

《石墨烯技術》這本書，無疑是一本將理論知識與前沿科技緊密結閤的傑作。我特彆喜歡書中關於石墨烯在傳感器領域的應用章節，這裏的描述讓我看到瞭石墨烯在環境監測、醫療診斷等方麵的巨大潛力。作者詳細解釋瞭石墨烯如何通過其獨特的電子結構和高錶麵積，實現對氣體、離子、生物分子等的高靈敏度、高選擇性檢測。書中提及的石墨烯基化學傳感器、生物傳感器、壓力傳感器等，都讓我看到瞭未來智能傳感器的發展方嚮。特彆是關於石墨烯在疾病早期診斷方麵的應用，比如通過檢測體液中的生物標誌物，實現癌癥、糖尿病等疾病的快速、無創篩查，這讓我對醫療科技的未來充滿瞭期待。書中還探討瞭如何將石墨烯與其他納米材料（如金屬氧化物、碳納米管）進行復閤，以進一步提高傳感器的性能。這種跨學科的融閤，展現瞭石墨烯技術在解決現實世界問題方麵的強大能力。這本書讓我深刻認識到，石墨烯不僅僅是一種材料，更是一種賦能技術，能夠催生齣無數創新應用。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本《石墨烯技術》之後，我幾乎是迫不及待地翻閱起來。我最先吸引我的，是書中對於石墨烯的發現曆史那一章，作者筆下的故事充滿瞭傳奇色彩，從兩位科學傢靈光一閃的奇思妙想，到後來艱辛的實驗過程，再到最終獲得諾貝爾奬的榮耀，這一切都被描繪得引人入勝。這讓我不僅僅是將石墨烯視為一種材料，更是一位曆史的見證者。然後，我深入閱讀瞭關於石墨烯的製備技術，書中詳細介紹瞭化學氣相沉積（CVD）、機械剝離、氧化還原等多種方法，並且對每種方法的優缺點、適用範圍都有清晰的說明。我特彆關注瞭CVD方法，因為這似乎是目前大規模製備高質量石墨烯的主要途徑。作者在這裏沒有簡單地羅列步驟，而是深入分析瞭影響石墨烯質量的關鍵因素，比如前驅體氣體、襯底材料、生長溫度等，並且提供瞭很多實驗數據和圖譜，讓我能夠直觀地理解這些參數的重要性。接著，我被書中關於石墨烯的機械性能章節深深吸引。那些關於它超強的拉伸強度、極高的楊氏模量等描述，都讓我覺得不可思議。作者通過將其與鋼材等傳統材料進行對比，用量化的數據展現瞭石墨烯在力學方麵的優勢，這讓我聯想到未來石墨烯可能在航空航天、汽車製造等領域帶來的革命性變革。這本書的專業性和易讀性達到瞭一個很好的平衡，既有深度又不至於晦澀難懂，對於我這樣的非專業讀者來說，是一本非常好的入門讀物。

评分☆☆☆☆☆

我對這本書的評價，很大程度上源於它在材料科學前沿領域的深度挖掘。我特彆欣賞作者對石墨烯光學特性的探討，其中關於其在透明導電薄膜、光電器件方麵的應用，讓我看到瞭石墨烯超越傳統材料的巨大潛力。書中對石墨烯吸收和透射光譜的分析，以及它在不同波長下錶現齣的獨特光學行為，都為我打開瞭新的視野。我還發現，書中對石墨烯的導熱性能的講解也十分到位，它作為一種卓越的導熱材料，在散熱器、熱管理等領域的應用前景廣闊。作者不僅列舉瞭相關的研究成果，還對其背後的微觀機製進行瞭深入剖析，讓我對石墨烯的高導熱性有瞭更科學的理解。同時，這本書並沒有止步於材料本身的性質，而是將視角拓展到瞭其在各個領域的實際應用。我對於書中關於石墨烯在生物醫藥領域的應用部分尤為感興趣，比如它作為藥物載體、生物傳感器、組織工程支架等，這些都預示著石墨烯將對人類健康産生深遠的影響。作者在這裏引用瞭大量的實驗案例，讓我看到瞭理論與實踐相結閤的強大力量。總的來說，這本書以其宏觀的視角和微觀的細緻分析，展現瞭石墨烯技術作為一個新興領域所蘊含的無限可能，讓我受益匪淺。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜，是它對石墨烯在復閤材料領域應用的深入探討。我一直對如何利用先進材料來提升傳統材料的性能很感興趣，而書中關於石墨烯作為增強劑，如何賦予聚閤物、陶瓷、金屬等材料前所未有的強度、韌性和導電性，讓我大開眼界。作者詳細介紹瞭石墨烯與各種基體材料的界麵相互作用機理，以及如何通過控製石墨烯的添加量、分散狀態和錶麵處理，來優化復閤材料的宏觀性能。書中列舉瞭大量的具體案例，比如石墨烯增強的碳縴維復閤材料在航空航天領域的應用，石墨烯改性塑料在汽車輕量化中的潛力，以及石墨烯/陶瓷復閤材料在耐磨損和耐高溫方麵的優勢。這些生動的例子，讓我深刻理解瞭石墨烯在提升材料性能方麵所扮演的關鍵角色。此外，書中對石墨烯在防腐蝕、阻燃等方麵的應用也做瞭介紹，進一步拓展瞭我對這種材料應用邊界的認識。這本書不僅僅是關於石墨烯本身，更是關於如何利用石墨烯來革新整個材料工業，其前瞻性和實踐性都給我留下瞭深刻的印象。

评分☆☆☆☆☆

《石墨烯技術》這本書，給我留下瞭極其深刻的印象，它以一種既嚴謹又富有啓發性的方式，展現瞭石墨烯的非凡魅力。我之所以對這本書推崇備至，是因為它在探索石墨烯環境友好型應用方麵做得尤為齣色。書中詳細闡述瞭石墨烯在催化領域的應用，特彆是作為光催化劑或催化劑載體，用於降解環境汙染物、生産清潔能源。作者深入分析瞭石墨烯如何通過其獨特的電子特性，提高光催化劑的活性和穩定性，從而實現對有機汙染物的高效降解，以及在光催化製氫、二氧化碳還原等方麵的應用。我還瞭解到，石墨烯還可以用於吸附和去除水體中的重金屬離子和持久性有機汙染物，並且通過其本身或與其他吸附劑的復閤，能夠實現高效的汙染物分離。書中還提及瞭石墨烯在環境監測方麵的應用，例如用於開發高靈敏度的傳感器，能夠實時監測空氣和水體中的有害物質。這本書讓我看到瞭石墨烯技術在推動可持續發展、實現綠色製造方麵所扮演的積極角色，其前瞻性和實用性都令我贊嘆不已。

评分☆☆☆☆☆

閱讀《石墨烯技術》的體驗，就像是踏上瞭一場探索未來材料世界的奇妙旅程。書中對於石墨烯在能源儲存領域的應用，是我最為關注的部分。電池技術的進步一直是我所期待的，而書中關於石墨烯作為電極材料，如何提升電池的能量密度、功率密度以及循環壽命的論述，讓我看到瞭解決當前儲能瓶頸的曙光。作者詳細介紹瞭石墨烯在鋰離子電池、鈉離子電池甚至固態電池中的應用，並且對不同結構石墨烯材料（如石墨烯納米片、多層石墨烯等）的性能差異進行瞭對比分析。此外，書中對石墨烯在超級電容器方麵的介紹也讓我印象深刻。超級電容器因其高功率密度和長循環壽命，在電動汽車、便攜式電子設備等領域具有重要應用價值，而石墨烯材料的引入，無疑將進一步提升其性能。作者在這裏不僅闡述瞭石墨烯如何提高電容值，還探討瞭如何通過復閤材料設計來優化電解質與石墨烯的界麵，以實現更高效的電荷存儲。這本書的深度和廣度都令人贊嘆，它不僅為我提供瞭豐富的知識，更激發瞭我對未來科技發展的無限遐想。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就吸引瞭我，簡約卻富有科技感，黑白灰的配色巧妙地暗示瞭石墨烯的本質。我拿到書時，首先瀏覽瞭一下目錄，感覺內容非常紮實，從最基礎的石墨烯是什麼，它的發現曆程，到各種製備方法，再到其令人驚嘆的物理化學性質，都做瞭詳盡的闡述。我尤其對書中關於石墨烯在電子領域的應用部分很感興趣，比如它如何能夠大幅提升半導體器件的性能，甚至顛覆我們現有的電子産品設計。作者在講解這些前沿技術時，並沒有迴避復雜的科學原理，而是用一種循序漸進的方式，配閤圖錶和實例，讓即使是像我這樣的非專業讀者也能大緻理解。比如，書中對石墨烯的載流子遷移率的解釋，雖然涉及到量子力學的一些概念，但作者通過類比和形象化的描述，讓我得以窺見其為何如此高效。此外，書中還探討瞭石墨烯在能源領域的潛力，比如在電池和超級電容器中的應用，這對於我這個對新能源技術一直很關注的人來說，簡直是如獲至寶。作者並沒有僅僅停留在理論層麵，還引用瞭許多最新的研究成果和專利技術，這讓我感覺到這本書的生命力很強，並非一本陳舊的教科書。讀完第一部分，我對於石墨烯的基本認知已經建立起來，並且對它未來的發展充滿瞭期待，這本書無疑為我打開瞭新世界的大門，讓我對這個神奇的材料有瞭更深刻的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書的價值，在於它不僅涵蓋瞭石墨烯的基礎知識，更深入地探討瞭其在多個前沿領域的應用前景。我尤其著迷於書中關於石墨烯在3D打印技術中的應用。3D打印作為一種顛覆性的製造技術，正在深刻地改變著産品設計和生産方式。而石墨烯的引入，更是為3D打印材料帶來瞭革命性的提升。書中詳細介紹瞭如何將石墨烯添加到3D打印墨水中，以提高打印件的機械強度、導電性和導熱性。作者列舉瞭各種石墨烯基3D打印材料的配方和工藝，以及它們在航空航天、醫療器械、電子器件等領域的應用案例。比如，利用石墨烯打印的柔性電子器件，能夠實現可穿戴設備的創新；利用石墨烯打印的輕質高強結構件，能夠應用於無人機和機器人。我還瞭解到，通過將石墨烯與生物相容性材料結閤，可以打印齣用於組織工程和藥物釋放的支架。這本書讓我看到瞭石墨烯如何與另一項顛覆性技術——3D打印——相結閤，共同塑造著未來的製造格局。

评分☆☆☆☆☆

《石墨烯技術》這本書，為我打開瞭一扇通往微觀世界的大門，讓我得以窺探一種神奇材料的無限可能。我特彆為書中關於石墨烯在水處理領域的應用所吸引。隨著全球水資源短缺問題的日益嚴峻，高效、經濟的水淨化技術變得至關重要。書中詳細介紹瞭石墨烯及其衍生物（如石墨烯氧化物、多孔石墨烯）在吸附汙染物、過濾海水、催化降解有機物等方麵的應用。作者通過列舉實驗數據，展現瞭石墨烯材料在去除重金屬離子、有機染料、細菌等方麵的優異性能。我還瞭解到，利用石墨烯製造的納濾膜和反滲透膜，能夠以更低的能耗實現高效脫鹽和淨化，這對於解決淡水資源問題具有劃時代的意義。書中還探討瞭石墨烯在汙水處理中的應用，比如利用石墨烯作為催化劑載體，提高催化劑的活性和穩定性，從而實現對工業廢水中汙染物的有效去除。這本書讓我看到瞭石墨烯技術在解決人類生存挑戰方麵所能發揮的巨大作用。

评分☆☆☆☆☆

這本書在講解石墨烯的製備和錶徵方法時，展現齣瞭極高的專業性和嚴謹性。我尤其關注瞭書中對原子力顯微鏡（AFM）和掃描隧道顯微鏡（STM）等錶徵技術在研究石墨烯結構和形貌方麵的應用。作者通過展示大量的顯微圖像，讓我得以直觀地看到石墨烯單層、多層結構以及缺陷的存在。同時，書中還詳細介紹瞭拉曼光譜、X射綫光電子能譜（XPS）等技術在分析石墨烯的化學成分、電子結構和聲子散射特性方麵的作用。這些詳細的圖譜和數據分析，讓即使是我這樣的初學者，也能逐步理解這些復雜的技術是如何揭示石墨烯的奧秘的。此外，書中還涉及到瞭石墨烯的尺寸效應、邊緣效應等基本概念，並且解釋瞭這些效應如何影響石墨烯的宏觀性能。作者的講解方式非常清晰，循序漸進，使得我對這些材料科學的基本原理有瞭更深刻的認識。這本書的價值在於，它不僅提供瞭石墨烯的“是什麼”和“能做什麼”，更深入地探討瞭“為什麼”，這種探索精神讓我受益匪淺。