令人眼花繚亂的信息和廣告語(yǔ)言給石墨烯人和石墨烯迷們帶來(lái)諸多困擾。中東開(kāi)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(shū)的策劃由劉忠范院士親自發(fā)起,邀請(qǐng)從事石墨烯研究工作的圈內(nèi)人40余位專(zhuān)家,回答全國(guó)范圍內(nèi)征集到的163個(gè)關(guān)于石墨烯的熱點(diǎn)問(wèn)題。全書(shū)分為入門(mén)篇、性質(zhì)篇、制備篇、應(yīng)用篇和未來(lái)篇五個(gè)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(shuō)事兒,明白多少說(shuō)多少,能說(shuō)多少說(shuō)多少。
1.中科院院士劉忠范親自撰寫(xiě)石墨烯科普;劉云圻院士、趙宇亮院士、成會(huì)明院士推薦。2.萬(wàn)千網(wǎng)友對(duì)石墨烯提問(wèn),遴選出163個(gè)有代表性的問(wèn)題,石墨烯圈內(nèi)人幽默又不失專(zhuān)業(yè)的解答。3.168個(gè)精美插圖,趣味十足。
石墨烯是當(dāng)之無(wú)愧的網(wǎng)紅材料,幾乎到了家喻戶(hù)曉、婦孺皆知的程度。隨便到網(wǎng)上搜索一下,就會(huì)找到無(wú)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(duì)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(gè)意義上講,石墨烯是無(wú)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(yǔ)言也給石墨烯人和石墨烯迷們帶來(lái)諸多困擾。中東開(kāi)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(huà)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(jìn)應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā),令人忍俊不禁、哭笑不得。很大程度上,人們對(duì)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(lái)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(diǎn)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(xiě)這本科普小書(shū)的初衷。想法很簡(jiǎn)單,但做起來(lái)并非易事。一則因?yàn)殡s務(wù)繁多,很難抽出大塊時(shí)間來(lái)。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(shí)面很寬,僅憑一己之力很難在短時(shí)間內(nèi)為之。跟圈內(nèi)朋友們說(shuō)起此事,沒(méi)想到引起熱烈反響,都表示愿意參與、有所貢獻(xiàn)。看來(lái)大家還是有共識(shí)和共鳴的,應(yīng)該為石墨烯的科普宣傳做點(diǎn)事情,這體現(xiàn)了廣大石墨烯人的擔(dān)當(dāng)精神。遭遇新冠疫情,少了很多出差和無(wú)謂的雜務(wù),竟然把這個(gè)小小的愿望變成了現(xiàn)實(shí),真可謂 壞事變好事了。 從2004年10月石墨烯的首篇熱點(diǎn)文章問(wèn)世至今,已經(jīng)過(guò)了近16個(gè)年頭,人們對(duì)石墨烯的認(rèn)識(shí)在不斷深入。隨著各類(lèi)石墨烯應(yīng)用產(chǎn)品的陸續(xù)涌現(xiàn)和用戶(hù)的親身體驗(yàn),人們對(duì)石墨烯的盲目崇拜也逐漸趨于冷靜。也就是說(shuō),這個(gè)時(shí)候推出這部科普小書(shū),對(duì)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(dāng)是正當(dāng)其時(shí),不早不晚。人們常說(shuō),寫(xiě)專(zhuān)業(yè)書(shū)易、寫(xiě)科普書(shū)難,把一個(gè)晦澀難懂的科學(xué)問(wèn)題用通俗的語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)、讓沒(méi)有相關(guān)知識(shí)背景的讀者理解,是需要下一番真功夫的。對(duì)石墨烯來(lái)說(shuō),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(shuō)不清,甚至存在很多互相矛盾的說(shuō)法。本書(shū)編寫(xiě)的一個(gè)基本原則是,盡量從原理出發(fā)科學(xué)地說(shuō)事兒,明白多少說(shuō)多少,能說(shuō)多少說(shuō)多少,盡可能做到實(shí)事求是、不偏不倚、客觀中立。 本書(shū)共收集了163個(gè)有關(guān)石墨烯的常見(jiàn)問(wèn)題,邀請(qǐng)了40余位業(yè)內(nèi)專(zhuān)家作以簡(jiǎn)明扼要的解答。為便于理解和查閱,全書(shū)分為入門(mén)篇、性質(zhì)篇、制備篇、應(yīng)用篇和未來(lái)篇五個(gè)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(wèn)題是第yi步,也是極為重要的一步,從2017年6月策劃開(kāi)始,前后花了一年多的時(shí)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(duì)收集到的數(shù)百條信息進(jìn)行了認(rèn)真梳理,之后整理出163個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題,陳珂、孟艷芳、黃言在問(wèn)題收集和初篩過(guò)程中付出了不少心血。每個(gè)條目的執(zhí)筆人都展示了高度的責(zé)任感和專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn),并且能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成作業(yè),確保本書(shū)得以如期成稿。為保證每個(gè)條目?jī)?nèi)容的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、科普性以及寫(xiě)作風(fēng)格的一致性,全書(shū)由筆者進(jìn)行統(tǒng)稿和深加工,并且在征得執(zhí)筆人同意的前提下,對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑鰟h。書(shū)中插圖由劉夢(mèng)溪和孟艷芳設(shè)計(jì)完成,兩位雖然都是業(yè)余漫畫(huà)家,但顯示出極高的繪圖水平,堪稱(chēng)達(dá)人。 在新冠疫情陰云漸散、神州大地生機(jī)復(fù)現(xiàn)之際,本書(shū)得以定稿付梓。借此機(jī)會(huì),對(duì)所有參與本書(shū)創(chuàng)作的同行和朋友們致以真誠(chéng)的感謝和崇高的敬意。這本科普小書(shū)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(jì)上付出了特殊的心血,一并表示感謝。 希望這本科普小書(shū)能夠獲得廣大石墨烯迷們的喜愛(ài),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(shū)中難免存在諸多不足,懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。劉忠范
劉忠范,1962年生于吉林九臺(tái),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(guó)科學(xué)院院士,發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士, 萬(wàn)人計(jì)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(zhuān)著、譯著和科普著作6部。曾任國(guó)家攀登計(jì)劃(B)、973計(jì)劃、納米重大研究計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家。榮獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、第八屆納米研究獎(jiǎng)、北京大學(xué)國(guó)華杰出學(xué)者獎(jiǎng)、寶鋼優(yōu)秀教師特等獎(jiǎng)、中國(guó)化學(xué)會(huì)-阿克蘇諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、北京市優(yōu)秀教師等獎(jiǎng)勵(lì),F(xiàn)任北京石墨烯研究院院長(zhǎng)。
一部分 入門(mén)篇1. 什么是石墨烯? 2. 石墨烯是2004年發(fā)現(xiàn)的,這種說(shuō)法對(duì)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. 石墨烯究竟有多薄? 8. 十層以?xún)?nèi)的石墨片是石墨烯,十層以上是石墨,這種說(shuō)法對(duì)嗎? 9. 用鉛筆在紙上寫(xiě)字,能寫(xiě)出石墨烯來(lái)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(diǎn)著嗎? 13. 石墨烯粉塵會(huì)爆炸嗎? 14. 石墨烯有毒嗎? 15. 吸入石墨烯粉塵會(huì)得塵肺病嗎? 16. 歐盟石墨烯旗艦計(jì)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(duì)石墨烯情有獨(dú)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(shuō)法對(duì)嗎? 20. 石墨烯和銅絲放在一起通電時(shí),電子在哪個(gè)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(chēng)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(diǎn)? 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(gè)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(shí)用價(jià)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(wú)色透明的? 34. 有什么簡(jiǎn)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(kāi),有多大面積? 37. 石墨烯是較輕的材料嗎? 38. 有人說(shuō)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(shí)嗎? 40. 既然石墨烯的機(jī)械強(qiáng)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(shuō)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(guò)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(huì)不會(huì)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(huì)有什么變化? 52. 將多層石墨烯堆疊在一起,就會(huì)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(lái)的,這是真的嗎? 55. 石墨烯是從石墨礦中提煉出來(lái)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(zhǎng)石墨烯時(shí),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(lái)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(lái)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(jī)合成方法制備出來(lái)嗎? 66. 能夠在塑料薄膜上直接生長(zhǎng)出石墨烯嗎? 67. 能夠直接生長(zhǎng)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(lái)的? 71. 為什么人們追求在絕緣襯底上生長(zhǎng)石墨烯? 72. 碳化硅表面外延生長(zhǎng)法制備石墨烯是什么原理?有什么優(yōu)缺點(diǎn)? 73. 什么是超級(jí)石墨烯玻璃? 74. 玻璃表面上能夠直接生長(zhǎng)出石墨烯嗎? 75. 雙層石墨烯能夠用直接生長(zhǎng)方法制備出來(lái)嗎? 76. 能否通過(guò)直接生長(zhǎng)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(zhǎng)襯底上剝離下來(lái)? 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(lái)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)了嗎? 85. 石墨烯粉體的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染嗎? 86. 石墨烯薄膜有沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)? 87. 石墨烯薄膜生產(chǎn)過(guò)程會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染嗎? 88. 目前石墨烯真的很貴嗎? 89. 目前市場(chǎng)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(shuō)法靠譜嗎? 93. 某知名手機(jī)企業(yè)的石墨烯電池是怎么回事? 94. 石墨烯超級(jí)電容器有前途嗎?95. 石墨烯能用在太陽(yáng)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(shì)? 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(yuǎn)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(shuō)法靠譜嗎? 104. 市場(chǎng)上的石墨烯遠(yuǎn)紅外理療護(hù)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(huà)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(shì)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(jí)石墨烯玻璃有什么用途? 114. 石墨烯在手機(jī)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(diǎn)? 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(wú)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(rùn)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(qiáng)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(qiáng)的石墨烯材料能用作汽車(chē)車(chē)身嗎? 129. 蠶吃了石墨烯后吐出來(lái)的蠶絲強(qiáng)度會(huì)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(shí)用價(jià)值嗎? 136. 石墨烯天線(xiàn)有什么優(yōu)缺點(diǎn)? 137. 石墨烯射頻天線(xiàn)有什么用途? 138. 石墨烯電子標(biāo)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(cè)器有什么神奇之處? 142. 石墨烯基因測(cè)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(yáng)聲器是什么原理?有實(shí)用前景嗎? 151. 石墨烯耳機(jī)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(shí)用前景嗎? 154. 石墨烯能替代硅作超級(jí)計(jì)算機(jī)嗎? 第五部分 未來(lái)篇 155. 石墨烯的殺手锏級(jí)用途是什么? 156. 石墨烯會(huì)不會(huì)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(shì)嗎? 160. 石墨烯離我們還有多遠(yuǎn)? 161. 石墨烯產(chǎn)業(yè)會(huì)成為海市蜃樓嗎? 162. 石墨烯產(chǎn)業(yè)的未來(lái)是什么? 163. 石墨烯時(shí)代能成為現(xiàn)實(shí)嗎?