令人眼花繚亂的信息和廣告語言給石墨烯人和石墨烯迷們帶來諸多困擾。中東開始害怕了,石油將被取代!石墨烯電池充電8分鐘,能跑1000公里 石墨烯黑科技,每天30分鐘,修復(fù)歲月痕跡 一張保鮮膜厚的石墨烯能撐起一頭大象,如此種種,把石墨烯吹得神乎其神。這本科普小書的策劃由劉忠范院士親自發(fā)起,邀請從事石墨烯研究工作的圈內(nèi)人40余位專家,回答全國范圍內(nèi)征集到的163個關(guān)于石墨烯的熱點問題。全書分為入門篇、性質(zhì)篇、制備篇、應(yīng)用篇和未來篇五個部分,并配有精美的手繪插圖。力求從原理出發(fā)科學(xué)地說事兒,明白多少說多少,能說多少說多少。
1.中科院院士劉忠范親自撰寫石墨烯科普;劉云圻院士、趙宇亮院士、成會明院士推薦。2.萬千網(wǎng)友對石墨烯提問,遴選出163個有代表性的問題,石墨烯圈內(nèi)人幽默又不失專業(yè)的解答。3.168個精美插圖,趣味十足。
石墨烯是當之無愧的網(wǎng)紅材料,幾乎到了家喻戶曉、婦孺皆知的程度。隨便到網(wǎng)上搜索一下,就會找到無數(shù)條關(guān)于石墨烯和石墨烯產(chǎn)品廣告的信息,可謂鋪天蓋地。人們對石墨烯的關(guān)注早已超出學(xué)術(shù)界、溢出產(chǎn)業(yè)界。從這個意義上講,石墨烯是無與倫比的。試想一下,還有哪種新材料能博得如此多的眼球呢? 令人眼花繚亂的信息和廣告語言也給石墨烯人和石墨烯迷們帶來諸多困擾。中東開始害怕了,石油將被取代!石墨烯電池充電8分鐘,能跑1000公里 石墨烯黑科技,每天30分鐘,修復(fù)歲月痕跡 一張保鮮膜厚的石墨烯能撐起一頭大象,如此種種,把石墨烯吹得神乎其神。筆者經(jīng)常接到的電話是,某地有豐富的石墨礦資源,希望合作生產(chǎn)石墨烯;某人利用新技術(shù)制備出八十層厚的石墨烯,希望共同推進應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā),令人忍俊不禁、哭笑不得。很大程度上,人們對石墨烯的期待,已經(jīng)超出了石墨烯的發(fā)展現(xiàn)狀,甚至超出了石墨烯自身的潛力,給石墨烯和石墨烯人帶來了不可承受之重。 那么,作為從事石墨烯研究工作的圈內(nèi)人,我們是否應(yīng)該做點什么呢?是否應(yīng)該做些答疑解惑、去偽存真的事情呢?這就是寫這本科普小書的初衷。想法很簡單,但做起來并非易事。一則因為雜務(wù)繁多,很難抽出大塊時間來。更重要的是,石墨烯涉及的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣,所需的知識面很寬,僅憑一己之力很難在短時間內(nèi)為之。跟圈內(nèi)朋友們說起此事,沒想到引起熱烈反響,都表示愿意參與、有所貢獻?磥泶蠹疫是有共識和共鳴的,應(yīng)該為石墨烯的科普宣傳做點事情,這體現(xiàn)了廣大石墨烯人的擔(dān)當精神。遭遇新冠疫情,少了很多出差和無謂的雜務(wù),竟然把這個小小的愿望變成了現(xiàn)實,真可謂 壞事變好事了。 從2004年10月石墨烯的首篇熱點文章問世至今,已經(jīng)過了近16個年頭,人們對石墨烯的認識在不斷深入。隨著各類石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品的陸續(xù)涌現(xiàn)和用戶的親身體驗,人們對石墨烯的盲目崇拜也逐漸趨于冷靜。也就是說,這個時候推出這部科普小書,對石墨烯材料和石墨烯產(chǎn)品有所梳理、有所判斷、有所鑒別,應(yīng)當是正當其時,不早不晚。人們常說,寫專業(yè)書易、寫科普書難,把一個晦澀難懂的科學(xué)問題用通俗的語言表達出來、讓沒有相關(guān)知識背景的讀者理解,是需要下一番真功夫的。對石墨烯來說,很多應(yīng)用產(chǎn)品還在探索之中,有些現(xiàn)象在原理上還說不清,甚至存在很多互相矛盾的說法。本書編寫的一個基本原則是,盡量從原理出發(fā)科學(xué)地說事兒,明白多少說多少,能說多少說多少,盡可能做到實事求是、不偏不倚、客觀中立。 本書共收集了163個有關(guān)石墨烯的常見問題,邀請了40余位業(yè)內(nèi)專家作以簡明扼要的解答。為便于理解和查閱,全書分為入門篇、性質(zhì)篇、制備篇、應(yīng)用篇和未來篇五個部分,并配有精美的手繪插圖。收集人們感興趣的石墨烯相關(guān)問題是第yi步,也是極為重要的一步,從2017年6月策劃開始,前后花了一年多的時間,期間得到了中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、北京大學(xué)納米化學(xué)研究中心、北京石墨烯研究院以及廣大石墨烯迷們的大力支持。我們對收集到的數(shù)百條信息進行了認真梳理,之后整理出163個常見問題,陳珂、孟艷芳、黃言在問題收集和初篩過程中付出了不少心血。每個條目的執(zhí)筆人都展示了高度的責(zé)任感和專業(yè)水準,并且能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成作業(yè),確保本書得以如期成稿。為保證每個條目內(nèi)容的科學(xué)性、準確性、科普性以及寫作風(fēng)格的一致性,全書由筆者進行統(tǒng)稿和深加工,并且在征得執(zhí)筆人同意的前提下,對內(nèi)容進行了適當?shù)脑鰟h。書中插圖由劉夢溪和孟艷芳設(shè)計完成,兩位雖然都是業(yè)余漫畫家,但顯示出極高的繪圖水平,堪稱達人。 在新冠疫情陰云漸散、神州大地生機復(fù)現(xiàn)之際,本書得以定稿付梓。借此機會,對所有參與本書創(chuàng)作的同行和朋友們致以真誠的感謝和崇高的敬意。這本科普小書得到了華東理工大學(xué)出版社的特別重視,在編輯加工和版式設(shè)計上付出了特殊的心血,一并表示感謝。 希望這本科普小書能夠獲得廣大石墨烯迷們的喜愛,助力大家了解、理解石墨烯新材料和石墨烯產(chǎn)品。由于水平所限,書中難免存在諸多不足,懇請廣大讀者批評指正。劉忠范
劉忠范,1962年生于吉林九臺,物理化學(xué)家,北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授,中國科學(xué)院院士,發(fā)展中國家科學(xué)院院士, 萬人計劃杰出人才。主要從事石墨烯等納米碳材料研究,發(fā)表學(xué)術(shù)論文640余篇,出版專著、譯著和科普著作6部。曾任國家攀登計劃(B)、973計劃、納米重大研究計劃項目首席科學(xué)家。榮獲國家自然科學(xué)二等獎、第八屆納米研究獎、北京大學(xué)國華杰出學(xué)者獎、寶鋼優(yōu)秀教師特等獎、中國化學(xué)會-阿克蘇諾貝爾化學(xué)獎、北京市優(yōu)秀教師等獎勵,F(xiàn)任北京石墨烯研究院院長。
一部分 入門篇1. 什么是石墨烯? 2. 石墨烯是2004年發(fā)現(xiàn)的,這種說法對嗎? 3. 石墨烯是安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)現(xiàn)的嗎?4. 石墨烯是烯嗎? 5. 石墨烯與石墨有關(guān)系嗎? 6. 石墨烯與石墨礦有什么關(guān)系? 7. 石墨烯究竟有多。 8. 十層以內(nèi)的石墨片是石墨烯,十層以上是石墨,這種說法對嗎? 9. 用鉛筆在紙上寫字,能寫出石墨烯來嗎? 10. 白石墨烯是變白的石墨烯嗎? 11. 石墨烯在空氣中穩(wěn)定存在嗎? 12. 石墨烯能點著嗎? 13. 石墨烯粉塵會爆炸嗎? 14. 石墨烯有毒嗎? 15. 吸入石墨烯粉塵會得塵肺病嗎? 16. 歐盟石墨烯旗艦計劃是怎么回事? 第二部分 性質(zhì)篇 17. 石墨烯和石墨只有一字之差,為什么大家對石墨烯情有獨鐘呢? 18. 石墨烯是金屬還是非金屬? 19. 石墨烯是導(dǎo)電性較好的材料,這種說法對嗎? 20. 石墨烯和銅絲放在一起通電時,電子在哪個上面跑得更快? 21. 石墨烯的狄拉克錐是怎么回事?為什么把石墨烯稱作狄拉克材料? 22. 石墨烯和金剛石都是碳原子構(gòu)成的,為什么石墨烯導(dǎo)電而金剛石不導(dǎo)電? 23. 石墨烯是平的嗎? 24. 什么是石墨烯量子點? 25. 石墨烯能發(fā)光嗎? 26. 石墨烯和碳納米管的導(dǎo)電性哪個更好一些? 27. 石墨烯的摻雜是怎么回事? 28. 石墨烯是導(dǎo)熱性較好的材料嗎? 29. 石墨烯有磁性嗎? 30. 什么是魔角石墨烯?魔角石墨烯的高溫超導(dǎo)有實用價值嗎? 31. 石墨烯是超導(dǎo)材料嗎? 32. 石墨烯是什么顏色的?肉眼能看到嗎? 33. 為什么石墨是黑色的,而石墨烯卻是無色透明的? 34. 有什么簡單的辦法證明是單層石墨烯? 35. 石墨烯的比表面積有多大? 36. 1克石墨烯完全鋪展開,有多大面積? 37. 石墨烯是較輕的材料嗎? 38. 有人說石墨烯比金剛石還硬,這是真的嗎? 39. 石墨烯比鋼鐵還結(jié)實嗎? 40. 既然石墨烯的機械強度比鋼鐵要高許多,為什么單層石墨烯很容易破碎呢? 41. 用單層石墨烯做成包裝袋,能承受多重的東西呢? 42. 石墨烯是拉伸性能較好的材料嗎? 43. 為什么說石墨烯是柔性材料? 44. 石墨烯能不能像布匹一樣可以剪裁、折疊呢? 45. 石墨烯的褶皺是怎么回事? 46. 石墨烯透氣嗎? 47. 什么物質(zhì)能夠穿過石墨烯的六方網(wǎng)格狀孔洞結(jié)構(gòu)? 48. 石墨烯是親水性的,還是疏水性的? 49. 石墨烯能在水里分散嗎? 50. 將石墨烯分散在水中,它們會不會自發(fā)地疊在一起變成石墨? .51. 將兩層石墨烯堆疊在一起,性質(zhì)會有什么變化? 52. 將多層石墨烯堆疊在一起,就會得到石墨嗎? 第三部分 制備篇 53. 自然界中存在石墨烯嗎? 54. 石墨烯是用膠帶從石墨表面上撕下來的,這是真的嗎? 55. 石墨烯是從石墨礦中提煉出來的嗎? 56. 什么是氧化石墨烯? 57. 什么是還原氧化石墨烯? 58. 液相剝離法制備石墨烯的原理是什么? 59. 化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯是怎么回事? 60. 在金屬表面上高溫生長石墨烯時,金屬起什么作用? 61. 單原子層厚的石墨烯真的能夠工業(yè)生產(chǎn)出來嗎? 62. 石墨烯粉體可以像下雪一樣制備嗎? 63. 石墨烯能用玉米芯生產(chǎn)出來嗎? 64. 焦耳熱閃蒸法制備石墨烯有前途嗎? 65. 石墨烯能用普通的有機合成方法制備出來嗎? 66. 能夠在塑料薄膜上直接生長出石墨烯嗎? 67. 能夠直接生長出石墨烯單晶晶圓嗎? 68. 什么是超潔凈石墨烯? 69. 超潔凈石墨烯薄膜的制備方法有哪些? 70. 什么是泡沫石墨烯?它是怎么制備出來的? 71. 為什么人們追求在絕緣襯底上生長石墨烯? 72. 碳化硅表面外延生長法制備石墨烯是什么原理?有什么優(yōu)缺點? 73. 什么是超級石墨烯玻璃? 74. 玻璃表面上能夠直接生長出石墨烯嗎? 75. 雙層石墨烯能夠用直接生長方法制備出來嗎? 76. 能否通過直接生長方法控制雙層石墨烯的扭轉(zhuǎn)角度? 77. 為什么需要將石墨烯薄膜從金屬生長襯底上剝離下來? 78. 聚合物輔助轉(zhuǎn)移法的基本原理是什么? 79. 電化學(xué)鼓泡法剝離-轉(zhuǎn)移石墨烯的原理是什么? 80. 什么是石墨烯纖維? 81. 什么是石墨烯玻璃纖維? 82. 石墨烯纖維是如何制備出來的?83. 石墨烯纖維和碳纖維有什么不同?84. 石墨烯粉體已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)了嗎? 85. 石墨烯粉體的生產(chǎn)過程會帶來環(huán)境污染嗎? 86. 石墨烯薄膜有沒有實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)? 87. 石墨烯薄膜生產(chǎn)過程會帶來環(huán)境污染嗎? 88. 目前石墨烯真的很貴嗎? 89. 目前市場上的石墨烯材料都不太靠譜,這是真的嗎? 第四部分 應(yīng)用篇 90. 石墨烯電池是怎么回事? 91. 石墨烯在電池中究竟起什么作用? 92. 石墨烯電池充電8分鐘,可以續(xù)航1000公里,這種說法靠譜嗎? 93. 某知名手機企業(yè)的石墨烯電池是怎么回事? 94. 石墨烯超級電容器有前途嗎?95. 石墨烯能用在太陽能電池上嗎?96. 什么是烯鋁集流體?與傳統(tǒng)集流體相比有什么優(yōu)勢? 97. 石墨烯防腐涂料是怎么回事?應(yīng)用前景如何? 98. 石墨烯涂料能夠除甲醛嗎?99. 石墨烯涂料能防電磁輻射嗎?100. 石墨烯發(fā)熱服是怎么回事?穿上它就不用穿羽絨服了嗎? 101. 石墨烯能自發(fā)熱嗎? 102. 在通電情況下,石墨烯能發(fā)出遠紅外光嗎?如何保證這些光真正發(fā)揮作用呢? 103. 石墨烯發(fā)出生命光波的說法靠譜嗎? 104. 市場上的石墨烯遠紅外理療護腰靠譜嗎? 105. 石墨烯面膜是怎么回事?真有神奇的功效嗎? 106. 石墨烯眼罩是干嘛用的?靠譜嗎? 107. 石墨烯電暖畫是怎么回事?石墨烯起什么作用? 108. 石墨烯地暖真有很多優(yōu)勢嗎? 109. 石墨烯電采暖真的更節(jié)能嗎? 110. 石墨烯散熱究竟是噱頭還是黑科技? 111. 石墨烯能做觸摸屏嗎?前景如何?112. 石墨烯能替代傳統(tǒng)的ITO透明導(dǎo)電薄膜嗎? 113. 超級石墨烯玻璃有什么用途? 114. 石墨烯在手機上有哪些可能的應(yīng)用前景? 115. 石墨烯導(dǎo)電油墨有什么優(yōu)缺點? 116. 石墨烯電子紙是怎么回事? 117. 石墨烯口罩用了石墨烯的什么特性?有多大好處?118. 石墨烯口罩能預(yù)防新型冠狀病毒嗎? 119. 將石墨烯加到香煙濾嘴里,可以做成安全無害香煙嗎? 120. 石墨烯污水處理的應(yīng)用前景如何? 121. 污水處理用的是石墨烯還是氧化石墨烯? 122. 石墨烯能用作海水淡化膜嗎? 123. 氧化石墨烯能用作海水淡化膜嗎? 124. 石墨烯潤滑油是怎么回事?有那么神奇嗎? 125. 石墨烯輪胎是怎么回事?石墨烯究竟起什么作用?126. 石墨烯能做防彈衣嗎? 127. 石墨烯在增強復(fù)合纖維領(lǐng)域有哪些應(yīng)用?發(fā)展現(xiàn)狀如何? 128. 輕質(zhì)高強的石墨烯材料能用作汽車車身嗎? 129. 蠶吃了石墨烯后吐出來的蠶絲強度會增加,這是真的嗎? 130. 烯合金是怎么回事? 131. 石墨烯內(nèi)衣是噱頭還是高科技? 132. 石墨烯有殺菌功能嗎? 133. 石墨烯有除臭功能嗎? 134. 石墨烯染發(fā)劑靠譜嗎? 135. 石墨烯首飾是怎么回事?真有實用價值嗎? 136. 石墨烯天線有什么優(yōu)缺點? 137. 石墨烯射頻天線有什么用途? 138. 石墨烯電子標簽是怎么回事? 139. 石墨烯光纖是怎么回事? 140. 石墨烯調(diào)制器有什么優(yōu)越性? 141. 石墨烯光電探測器有什么神奇之處? 142. 石墨烯基因測序是怎么回事? .143. 石墨烯電子皮膚是怎么回事? .144. 石墨烯傳感器有什么好處? .145. 石墨烯燈泡是怎么回事?石墨烯起什么作用? 146. 石墨烯LED照明究竟有什么好處? 147. 石墨烯能作電磁屏蔽材料嗎? 148. 石墨烯太赫茲成像是怎么回事? 149. 石墨烯Wi-Fi接收器是什么工作原理? 150. 石墨烯揚聲器是什么原理?有實用前景嗎? 151. 石墨烯耳機是什么工作原理? .152. 石墨烯能作晶體管和集成電路嗎? 153. 石墨烯柔性集成電路有實用前景嗎? 154. 石墨烯能替代硅作超級計算機嗎? 第五部分 未來篇 155. 石墨烯的殺手锏級用途是什么? 156. 石墨烯會不會替代硅成為下一代電子工業(yè)革命的核心材料? 157. 制約石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸是什么?158. 石墨烯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在處于什么階段?159. 石墨烯比碳納米管更有產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢嗎? 160. 石墨烯離我們還有多遠? 161. 石墨烯產(chǎn)業(yè)會成為海市蜃樓嗎? 162. 石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來是什么? 163. 石墨烯時代能成為現(xiàn)實嗎?