二维材料的褶皱工程

图书标准信息

• 作者 楚增勇
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2023-10
• 版次 1
• ISBN 9787030762634
• 定价 170.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 页数 328页
• 字数 345千字

【内容简介】

二维材料是来兴起的以石墨烯为代表一类单原子层厚度的全新材料体系。受热力学涨落的影响，二维材料天生具有褶皱。褶皱是自然界一种普遍存在的物理现象，仿生人工表面起皱已经发展为一种普适的表面结构化方法。本书重点介绍石墨烯等二维材料在面上人工起皱的方法、工艺、能及其应用。全书共分9章。章为表面褶皱概述；第2章与第3章分别为各向同与各向异收缩起皱工艺，以及由其构筑的类大脑皮层、类泡桐树皮与类象鼻形貌；第4章至第6章介绍三类具备宏观周期结构的图案化褶皱工艺，以及由其构筑的规则条纹、表面阵列等多级褶皱图案；第7章至第9章介绍表面褶皱的表界面、力学、电学能，及其在柔电子、液滴控、传感与致动、电磁屏蔽与吸收等领域的应用。本书适用于仿生、材料、化学、生物、力学、机械、制造等领域从事、科研、生产和管理工作的读者阅读，也可供相关专业的本科生、作为参资料学使用。

【目录】

篇绪论

章表面褶皱概述3

1.1引言3

1.2表面褶皱的形成机理5

1.2.1面起皱机理5

1.2.2曲面起皱机理7

1.3表面褶皱的起皱模式12

1.3.1面起皱模式12

1.3.2曲面起皱模式14

1.4二维材料的类型及其特点19

1.4.1石墨烯及其衍生物19

1.4.2碳纳米管薄膜22

1.4.3非碳二维材料23

1.5二维材料的表面褶皱25

1.5.1二维材料的本征褶皱25

1.5.2二维材料的人工褶皱25

1.5.3二维材料褶皱的应用27

1.6小结28

参文献29

第二篇工艺与形貌

第2章各向同收缩工艺与表面褶皱的形貌调控43

2.1引言43

2.2基于氧化石墨烯的类大脑皮层表面褶皱44

2.2.1构筑工艺45

2.2.2形貌调控51

2.2.3能表征54

2.3基于碳纳米管薄膜的类大脑皮层表面褶皱54

2.3.1构筑工艺55

2.3.2形貌调控58

2.3.3能表征65

2.4小结67

参文献67

第3章各向异收缩工艺与表面褶皱的形貌调控70

3.1引言70

3.2基于氧化石墨烯的类泡桐树皮表面褶皱71

3.2.1构筑工艺71

3.2.2形貌调控74

3.2.3能表征77

3.3基于硼碳氮薄膜的象鼻型环节表面褶皱81

3.3.1构筑工艺82

3.3.2形貌调控84

3.3.3能表征89

3.4小结90

参文献91

第4章图案化褶皱工艺与条纹状宏观形貌的调控94

4.1引言94

4.2分级褶皱石墨烯的构筑95

4.2.1构筑工艺95

4.2.2还原工艺97

4.3宏观形貌调控与导电能101

4.3.1分级褶皱调控与导电能101

4.3.2宏观条纹调控与导电能105

4.3.3条纹褶皱的应变传感示例108

4.4小结110

参文献110

第5章图案化褶皱工艺与类玫瑰花瓣表面阵列的形貌调控113

5.1引言113

5.2非均匀氧化石墨烯薄膜的制备和组装115

5.2.1构筑工艺与形貌调控115

5.2.2自组装机理116

5.3类玫瑰花瓣表面阵列的仿生构筑与形貌调控119

5.3.1构筑工艺119

5.3.2凸起调控121

5.3.3阵列调控127

5.3.4结构稳定129

5.4小结132

参文献133

第6章图案化褶皱工艺与类大脑皮层表面阵列的形貌调控136

6.1引言136

6.2类大脑皮层表面阵列的仿生构筑137

6.2.1构筑工艺137

6.2.2形貌调控140

6.3类大脑皮层多尺度微结构的形成机理146

6.3.1薄膜和基底弹模量的影响146

6.3.2界面结合强度的影响148

6.4类大脑皮层表面阵列的拉伸稳定149

6.4.1具有凸起阵列的拉伸稳定150

6.4.2无凸起阵列的拉伸稳定153

6.5小结156

参文献156

第三篇能与应用

第7章仿生表面褶皱的表界面能及其应用163

7.1引言163

7.2大脑皮层启发的仿生褶皱用于柔致动器件166

7.2.1溶剂刺激响应能166

7.2.2溶剂刺激响应器件173

7.3玫瑰花瓣启发的仿生阵列用于液滴无损控179

7.3.1起皱氧化石墨烯表面的润湿特180

7.3.2多尺度凸起阵列的表面润湿特184

7.3.3超疏水凸起阵列用于微滴控195

7.4花状结构石墨烯褶皱用于气体吸附与传感199

7.4.1花状结构石墨烯褶皱的构筑工艺与形貌调控200

7.4.2花状结构石墨烯褶皱的吸附与气体传感能205

7.4.3花状结构二维异质结的构筑与气体传感能210

7.5小结214

参文献215

第8章仿生表面褶皱的力学能及其应用221

8.1引言221

8.2泡桐树皮启发的仿生褶皱用于各向异应变传感器件222

8.2.1应变传感能222

8.2.2应变传感模型228

8.2.3应变传感应用230

8.3大脑皮层启发的仿生阵列用于高灵敏度应变传感器件233

8.3.1仿生设计234

8.3.2应变传感能235

8.3.3应变传感应用240

8.4层状石墨烯褶皱复合结构用于高灵敏度应力传感器件243

8.4.1构筑工艺与形貌调控244

8.4.2微观结构分析246

8.4.3应力传感能251

8.5小结257

参文献257

第9章仿生表面褶皱的电学能及其应用261

9.1引言261

9.2碳纳米管褶皱薄膜的构筑及其电学能262

9.2.1构筑工艺与形貌调控262

9.2.2碳纳米管褶皱的电学能269

9.2.3碳纳米管褶皱的耐疲劳能272

9.3碳纳米管褶皱薄膜用于柔电子器件274

9.3.1柔锌离子电池中的柔电极274

9.3.2柔摩擦发电机中的柔电极277

9.3.3柔焦耳加热器中的柔电阻279

9.4碳纳米管褶皱薄膜用于电磁屏蔽与吸收281

9.4.1碳纳米管褶皱薄膜的电磁屏蔽能282

9.4.2碳纳米管褶皱小球的电磁吸收能296

9.5小结304

参文献304

附录缩略语310