石墨烯的探秘之旅

石墨烯的发现是科学领域“以小见大”的典范，也是好奇心驱动下探索前沿科技的经典案例。本书以知识点串讲的形式，设计“提示与启发”“拓展知识”等模块，深入浅出地介绍与石墨烯有关的经典科学问题，并在此基础上设计了15个操作简单、效果突出的探究性实验。本书旨在通过对石墨烯的解读，帮助读者理解前沿科学与基础科学的关联性，培养科学思维，提升科学素养。

石墨烯联盟由清华大学、中国科学院金属研究所、中国科学院宁波材料技术与工程研究所等核心单位发起，于2013年在北京成立，石墨烯联盟成员由石墨烯领域专家学者组成，从事石墨烯的产学研推广工作。

1 碳材料与石墨烯 2

1.1 石墨烯是一种碳材料 3

  横看成岭侧成峰，远近高低各不同——碳的同素异形体 4

  此物源石墨，烯来发两支——二维材料：石墨烯 6

1.2 石墨烯的发现 8

  众里寻它千百度，蓦然回首在眼前 9

  千呼万唤“撕”为上，一朝面世诺奖来 11

1.3 石墨烯的基本性质 13

  散入珠帘湿罗幕，狐裘不暖锦衾薄——石墨烯之“薄” 14

  帘幕疏疏风透，一线香飘金兽——石墨烯之“透” 16

  千磨万击还坚劲，任尔东西南北风——石墨烯之“强” 18

  一桥飞架南北，天堑变通途——石墨烯之“导” 20

1.4 石墨烯的家族成员 23

  欲把石墨烯比西子，淡妆浓抹总相宜——氧化石墨烯 24

  氟化弄清影，何似在人间——氟化石墨烯 27

2 制备石墨烯 29

2.1 物理法 30

  微机械剥离法 31

  液相剥离法 33

  气相剥离法 35

  印章转移法 37

2.2 化学法 39

  碳化硅外延生长法 40

  化学气相沉积法 42

  等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法 45

  电化学法 47

  氧化还原法 49

  闪速焦耳法 52

3 感受石墨烯 55

3.1 “看”石墨烯的结构 56

  石墨烯的基本形态 57

  石墨烯的原子排列 59

3.2 “听”石墨烯的声音 61

  石墨烯的微小振动 62

3.3 “量”石墨烯的尺寸 64

  石墨烯的真实厚度 65

3.4 “测”石墨烯的成分 67

  石墨烯的化学组成 68

4 认知石墨烯 70

4.1 力 71

  石墨烯的强度 72

  石墨烯的柔韧性 75

4.2 电 77

  石墨烯的导电性 78

4.3 光 80

  石墨烯的吸光性 81

4.4 热 83

  石墨烯的导热性 84

5 详解石墨烯 86

5.1 石墨烯变身宏观材料 87

  一维家族——纤维 88

  二维家族——薄膜 90

  三维家族——凝胶 91

5.2 石墨烯与新能源 93

  超级电容器 94

  锂电池 96

  燃料电池 100

  太阳能电池 102

5.3 石墨烯与电子器件 104

  透明电极 105

  场效应晶体管 106

  传感器 108

  电磁屏蔽衬层 110

5.4 石墨烯与环境保护 112

  空气净化 113

  水处理 118

  土壤治理 123

5.5 石墨烯与生物医学 125

  抗菌消毒 126

  生物检测 128

  药物载体 131

5.6 石墨烯与健康生活 133

  发热 134