石墨烯-新型二维碳纳米材料 陈永胜,黄毅 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈永胜，黄毅 著

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• 石墨烯
• 二维材料
• 碳纳米材料
• 材料科学
• 纳米技术
• 物理学
• 化学
• 电子学
• 新兴材料
• 陈永胜

店铺： 杰城图书专营店

出版社： 暂无

ISBN：9787030375384

商品编码：11333347412

包装：精装

出版时间：2013-06-01

揭秘前沿科技的基石：跨越材料科学的边界 本书聚焦于当前材料科学领域最引人注目的革新力量——新型二维纳米材料的广阔天地。我们将穿越传统的材料认知，深入探索那些厚度仅为原子级别的“魔幻薄片”，它们如何以其独特的物理、化学和电子特性，为我们描绘出下一代科技的宏伟蓝图。 本书的叙述逻辑，旨在构建一个全面、深入且具有前瞻性的知识体系。我们不会局限于单一材料的介绍，而是采取系统性、对比性的研究视角，带领读者领略这一新兴材料家族的整体面貌、核心原理及其跨学科的应用潜力。 第一部分：二维世界的构建与基础物理 本部分奠定了理解所有新型二维材料的理论基石。我们首先从晶体学和低维物理的基本概念入手，解析为何将材料维度降至原子级别会引发性质的剧变。 一、维度收缩的物理学革命： 我们将探讨二维结构带来的量子限域效应（Quantum Confinement Effect）如何改变能带结构、载流子运动轨迹以及表面活性。深入分析表面积/体积比的极端增大如何影响材料的化学反应动力学和催化性能。 二、构建基元与晶格工程： 重点介绍构建这些二维晶体的核心方法论。这包括自上而下（自外延生长、机械剥离）与自下而上（化学气相沉积CVD、原子层沉积ALD）的工艺路线。我们将详细对比不同生长方法在晶体缺陷控制、层数均匀性以及大面积制备方面的优劣，强调晶格失配、孪晶界等缺陷对材料宏观性能的决定性影响。 三、输运特性与电子学基础： 深入剖析二维材料中电子和空穴的运动模式。不同于体材料，二维材料中载流子的有效质量、迁移率以及狄拉克锥（或类狄拉克激发）的特性是理解其电子学应用的关键。我们将分析范德华异质结（van der Waals Heterostructures）的形成机制，及其如何通过层间耦合实现对电子特性的“堆叠设计”。 第二部分：核心家族巡礼与性能深度解析 在掌握了基础理论后，我们将依次对当前研究热点中的几种代表性新型二维材料进行详尽的案例分析，力求做到“论有所据，析有深度”。 一、拓扑材料的非凡特性： 我们将关注那些具有拓扑保护态的二维系统。重点讨论其独特的边界态（Edge States）如何抵抗无序散射，以及这种内在的鲁棒性如何转化为高稳定性的电子器件。讨论如何通过应变工程（Strain Engineering）或掺杂策略来调控其拓扑相变。 二、层状半导体材料的精细调控： 针对具有明确带隙的二维半导体（如过渡金属硫化物TMDCs的特定家族成员），我们将深入探讨其光电转换效率的限制因素。分析晶格振动（声子散射）对载流子寿命的影响，并介绍如何利用外部电场或光照来“调谐”其带隙，实现从红外到可见光范围的覆盖。 三、磁性二维材料的探索： 这是一个新兴且极具潜力的领域。我们将介绍如何通过化学修饰或异质结界面工程，在原本无磁性的二维材料中诱导出局域磁矩，实现二维铁磁性、反铁磁性的调控。这对开发超小型、低功耗的自旋电子器件具有里程碑意义。 四、二维材料的电化学前沿： 考察这些材料在储能和催化领域的作用。重点分析其巨大的比表面积如何优化离子传输通道，以及其边缘位点的催化活性。探讨如何通过精确的官能团引入来提高其在电池或燃料电池中的循环稳定性和能量密度。 第三部分：跨界集成与未来器件构想 理论和材料本身的特性研究是基础，但真正的价值在于其工程化应用。本部分致力于将这些微观世界的奇迹转化为宏观可用的技术。 一、柔性电子学的基石： 详细阐述二维材料的机械柔韧性如何使其成为柔性显示、可穿戴传感器和电子皮肤的理想选择。讨论如何克服在柔性基底上保持高迁移率和低接触电阻的工程难题，特别是异质结的界面兼容性问题。 二、超快光电子器件设计： 探讨二维材料在光电探测器、调制器和集成光路中的优势。由于其极强的光吸收效率和极快的载流子弛豫时间，它们有望突破传统半导体在速度上的瓶颈。内容将涉及光电导模式与光伏模式器件的设计差异。 三、异质结的“摩尔定律”： 重点分析范德华异质结作为一种“原子级乐高”的潜力。介绍如何通过精确堆叠不同性质的二维层，创造出具有全新功能的复合系统——例如，构建具有内置电场的单向导电通路，或实现能带的直接耦合，这被认为是超越硅基技术的潜在路径。 四、规模化挑战与质量控制： 最后，本书将以审慎的态度探讨将实验室成果推向工业生产的现实障碍。这包括：大规模CVD生长的均匀性、转移过程中的污染控制、接触电阻的最小化、以及如何建立可靠的、可溯源的材料表征标准，确保每一批次材料的性能一致性。 通过对这些前沿领域的系统梳理与深入剖析，本书旨在为材料科学家、工程师、物理学家以及对未来科技发展抱有热情的读者，提供一个清晰、详尽且富有启发性的指南，共同见证新型二维纳米材料如何重塑我们的技术世界。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程中，我最大的感受是作者在概念的引入上非常平易近人，尽管主题是尖端科技，但语言表述上避免了过多晦涩难懂的行话堆砌。对于初次接触二维材料领域的读者来说，这无疑是一大福音。他们似乎非常注重打地基，首先用大量的篇幅解释了为什么石墨烯会如此特别——那种超越传统半导体材料的电子迁移率、近乎完美的导热性，这些“光环”是如何从它的$sp^2$杂化结构中自然涌现出来的。书中对于如何利用机械剥离法、化学气相沉积（CVD）等主流方法制备高质量石墨烯的优缺点进行了细致的对比，这一点让我受益匪浅。特别是关于CVD生长过程中衬底材料的选择和碳源的控制，书中给出了不少具有实践指导意义的参数范围。不过，我稍微觉得在讨论其在柔性电子学中的应用时，对长期稳定性测试的案例略显不足，毕竟材料在真实工作环境下的衰减是产业化必须面对的硬骨头。整体而言，这本书更像是一位经验丰富的导师，耐心且系统地为你开启一个全新的科研领域大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当有吸引力，采用了深邃的黑色背景，上面点缀着一些像是微观粒子闪烁的亮光，很符合“石墨烯”这种前沿材料的神秘感和高科技气质。从目录上看，内容组织得很有逻辑性，从石墨烯的基础结构、合成方法，到其独特的物理化学性质，再到下游的应用前景，构建了一个完整的知识体系。我特别期待看到关于缺陷工程和异质结构建的部分，因为这正是决定材料性能上限的关键所在。作者们显然在材料的制备工艺上下了很大功夫，希望书中能有详尽的实验细节和数据支撑，而不仅仅是理论推导。毕竟对于我们这些希望将理论转化为实际生产力的工程师来说，可靠且可重复的制备路径比空泛的潜力描述要重要得多。书中对不同维度（如单层、少层）石墨烯的区分阐述得是否清晰到位，直接决定了读者能否准确把握每种形态的特性差异。如果能配上高质量的透射电镜（TEM）和拉曼光谱分析图谱，那就更完美了，能直观感受材料的真实面貌。总的来说，这本厚重的著作，似乎是搭建起一个从基础研究到工程应用之间的坚实桥梁，让人对探索这个“神奇材料”充满信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它构建了一个跨学科的对话平台。石墨烯的研究绝非单一材料科学家的专属领域，它深刻地影响了电子学、化学、生物医学等多个方向。这本书很好地体现了这种融合性。例如，在介绍生物传感器应用时，它详细阐述了石墨烯的表面官能化技术如何影响其与生物分子的特异性结合效率，同时也讨论了溶剂兼容性和生物相容性的化学考量。而在讨论其在透明导电薄膜中的应用时，则侧重于机械柔韧性、光学透过率与载流子浓度的权衡，这明显是偏向器件物理的视角。这种多角度的叙事方式，使得不同背景的读者都能从中找到与自己专业紧密相关的知识点，并理解石墨烯在这些领域所面临的共同挑战。它不是一本孤立的材料手册，而是一本面向未来交叉学科创新的工具书，强烈推荐给所有致力于将前沿纳米技术推向实际应用的研究团队。

评分☆☆☆☆☆

这本书的学术深度是毋庸置疑的，它不仅仅停留在对石墨烯优点的罗列上，而是深入挖掘了其潜在的局限性与挑战。我特别欣赏其中关于“规模化制备与质量控制”这一章节的坦诚。作者们没有回避目前工业界面临的瓶颈问题，例如大面积单晶薄膜的生长难题、转移工艺中引入的应力损伤以及污染物残留对电子性能的负面影响。他们不仅指出了问题，还引用了最新的研究成果来探讨解决思路，比如引入应力缓冲层或者优化等离子体辅助刻蚀技术。这种批判性思维的植入，让这本书的价值远超教科书范畴，更像是一份行业现状的深度剖析报告。此外，书中对于石墨烯在能源存储，特别是超级电容器电极材料中的理论容量计算和实际比表面积损失机制的分析，也做得相当到位，为我的下一步研究方向提供了新的视角和需要警惕的陷阱。读完这部分，我感觉自己对石墨烯的“梦想”与“现实”之间的差距有了更清醒的认识。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的排版和图表质量是我近期阅读的科技文献中最为精良的之一。色彩的运用非常克制但有效，关键的分子结构图和能带结构示意图清晰锐利，没有出现任何模糊不清或者颜色失真的情况。尤其是那些复杂的晶格结构和缺陷模型图，三维空间的层次感把握得非常好，使得抽象的物理概念变得直观易懂。而且，书中的引用列表非常详尽和权威，涵盖了近十年的顶级期刊文献，这表明作者们在撰写过程中进行了极其细致的文献调研，保证了内容的“新颖性”和“可靠性”。对于需要撰写综述或者项目申请书的科研人员而言，这本书本身就是一个绝佳的参考资料库，标注清晰的参考文献能极大地节省查找一手资料的时间。唯一的小小遗憾是，一些复杂的数学推导过程如果能增加更详细的中间步骤说明，对于非理论物理背景的读者会更加友好一些，但考虑到篇幅的限制，目前的平衡点也算恰到好处了。