本書共分5章,詳細(xì)介紹了近年來(lái)石墨烯復(fù)合材料的基礎(chǔ)理論、工藝方法、性能評(píng)價(jià)、研究進(jìn)展、發(fā)展趨勢(shì)以及石墨烯與復(fù)合材料相結(jié)合所形成的基本科學(xué)問(wèn)題等。第2～5章分別對(duì)石墨烯金屬基復(fù)合材料、石墨烯樹脂基復(fù)合材料、石墨烯橡膠基復(fù)合材料和石墨烯復(fù)合涂層材料進(jìn)行了介紹,并敘述對(duì)應(yīng)領(lǐng)域的研究背景、取得的研究成果及可能的應(yīng)用等。
本書可供石墨烯復(fù)合材料及其他相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生、教師、科研人員及科技工作者閱讀參考。
石墨烯是碳的同素異形體大家族的又一個(gè)傳奇，也是當(dāng)今橫跨學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的超級(jí)明星，幾乎到了家喻戶曉、婦孺皆知的程度。當(dāng)然，石墨烯是當(dāng)之無(wú)愧的。作為由單層碳原子構(gòu)成的蜂窩狀二維原子晶體材料，石墨烯擁有無(wú)與倫比的特性。理論上講，它是導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性較好的材料，也是理想的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。正因如此，一經(jīng)問(wèn)世便吸引了全球范圍的關(guān)注。石墨烯有可能創(chuàng)造一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)，石墨烯產(chǎn)業(yè)將成為未來(lái)全球高科技產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的高地，這一點(diǎn)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識(shí)。
從2004年至今，已經(jīng)有了近十六年的歷史沉淀。無(wú)論是石墨烯的基礎(chǔ)研究，還是石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，人們都有了更多的一手材料，更有可能對(duì)石墨烯材料有一個(gè)全方位套叢書出的、科學(xué)的、理性的認(rèn)識(shí)�？偨Y(jié)歷史，是為了更好地走向未來(lái)。對(duì)于新興的石墨烯產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，“戰(zhàn)略前沿新材料——石墨烯出版工程”的出版意義也是不言而喻的。事實(shí)上，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出版了數(shù)十部石墨烯相關(guān)書籍，其中不乏經(jīng)典性著作。本叢書的定位有所不同，希望能夠全面總結(jié)石墨烯相關(guān)的知識(shí)積累，反映石墨烯領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外前沿研究進(jìn)展，展示石墨烯新材料的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與發(fā)展前景，尤其希望能夠充分體現(xiàn)國(guó)人對(duì)石墨烯領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。
本叢書共包括22分冊(cè)，執(zhí)筆作者20余位，都是石墨烯領(lǐng)域的重量級(jí)學(xué)者、專家，因此可以從源頭上保障叢書的專業(yè)性和科學(xué)性。叢書分五大部分，囊括了從石墨烯的基本性質(zhì)和表征技術(shù)，到石墨烯材料的制備方法及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，以及石墨烯產(chǎn)品的計(jì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等全方位的知識(shí)總結(jié)。同時(shí)，兩份產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告詳細(xì)闡述了世界各國(guó)的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。除此之外，叢書還為廣大石墨烯迷們提供了一份科普讀物《有問(wèn)必答：石墨烯的魅力》，針對(duì)廣泛征集到的石墨烯相關(guān)問(wèn)題答疑解惑，去偽求真。
本叢書的內(nèi)容涵蓋石墨烯新材料的方方面面，每個(gè)分冊(cè)也相對(duì)獨(dú)立，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性、知識(shí)性、專業(yè)性和即時(shí)性，凝聚著各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的廣大讀者參考使用。希望叢書的出版對(duì)中國(guó)的石墨烯研究和中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有所助益。
復(fù)合材料是20世紀(jì)中葉開始得到飛速發(fā)展的一大類新材料,其突出的諸多性能已經(jīng)受到了各界的青睞,并已經(jīng)在航空、航天等許多高端領(lǐng)域得到應(yīng)用。石墨烯是21世紀(jì)初被發(fā)現(xiàn)的,它以極其優(yōu)異的物理、化學(xué)性能,很快成為材料界的明星。于是,將兩種具備優(yōu)異性能的材料“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”,形成石墨烯復(fù)合材料,達(dá)到“1+1>2”的效果,便成為廣大科研人員的期許,也是大量科技工作者不可推卸的責(zé)任。
本書詳細(xì)介紹了近年來(lái)石墨烯復(fù)合材料的基礎(chǔ)理論、工藝方法、性能評(píng)價(jià)、研究進(jìn)展、發(fā)展趨勢(shì)以及石墨烯與復(fù)合材料相結(jié)合所形成的基本科學(xué)問(wèn)題等。全書分為石墨烯金屬基復(fù)合材料、石墨烯樹脂基復(fù)合材料、石墨烯橡膠基復(fù)合材料和石墨烯復(fù)合涂層材料四個(gè)主要部分,分別敘述對(duì)應(yīng)領(lǐng)域的研究背景、取得的研究成果及可能的應(yīng)用等。
本書前言由楊程編寫,第1章由陳宇濱、楊程編寫,第2章的第1節(jié)由王曉峰編寫,第2章的第2、3、5～7節(jié)由燕紹九、王旭東編寫,第2章的第4節(jié)由弭光寶編寫,第3章的第1節(jié)由楊程、陳宇濱編寫,第3章的第2、3節(jié)由任志東編寫,第3章的第4節(jié)由許婧、邢悅編寫,第3章的第5節(jié)由陳宇濱編寫,第4章由蘇正濤編寫,第5章由李靜編寫。全書由楊程、陳宇濱統(tǒng)稿。
由于編者水平所限,各章節(jié)中結(jié)論、觀點(diǎn)或有片面之處,書中疏漏和不妥在所難免,懇請(qǐng)廣大同行讀者批評(píng)指正。
編者
2019年4月于北京
楊程，中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院石墨烯及應(yīng)用研究中心研究員，清華大學(xué)博士后。獲得中國(guó)博士后科學(xué)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金、中航工業(yè)航材院創(chuàng)新基金、中航工業(yè)創(chuàng)新基金等基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資助。系統(tǒng)地開展了石墨烯納米片制備工藝、宏量生產(chǎn)和功能化等研究。創(chuàng)造性地發(fā)明了一套高品質(zhì)、低成本、適合批量生產(chǎn)的化學(xué)法制備石墨烯納米片的方法，完成了實(shí)驗(yàn)室研究、小試、中試和示范線建設(shè)，制備出了高品質(zhì)、低成本、易量產(chǎn)的石墨烯納米片及多種功能化石墨烯制品。
第1章 緒論
1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與制備方法
1.1.1 石墨烯的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1.1.2 石墨烯的制備方法
1.2 復(fù)合材料概論
1.2.1 復(fù)合材料的基本原理
1.2.2 復(fù)合材料的應(yīng)用與發(fā)展
1.3 石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料概述
參考文獻(xiàn)
第2章 石墨烯金屬基復(fù)合材料
2.1 石墨烯金屬基復(fù)合材料概論
2.2 石墨烯增強(qiáng)粉末高溫合金材料
2.2.1 高溫合金概論
2.2.2 粉末高溫合金的發(fā)展歷程
2.2.3 石墨烯增強(qiáng)粉末高溫合金
2.2.4 石墨烯增強(qiáng)粉末高溫合金的制備技術(shù)
2.2.5 石墨烯增強(qiáng)粉末高溫合金的組織和性能
2.2.6 石墨烯改性機(jī)理研究
2.3 石墨烯鋁基復(fù)合材料
2.3.1 石墨烯鋁基復(fù)合材料概論
2.3.2 石墨烯鋁基復(fù)合材料的制備
2.3.3 石墨烯鋁基復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)和性能
2.3.4 石墨烯鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)理
2.4 石墨烯增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料
2.4.1 石墨烯增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料概論
2.4.2 石墨烯增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備方法
2.4.3 石墨烯增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的界面優(yōu)化
2.4.4 石墨烯增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的性能
2.4.5 石墨烯作用機(jī)理討論
2.4.6 應(yīng)用前景分析
2.5 石墨烯增強(qiáng)銅基納米復(fù)合材料
2.5.1 機(jī)械混合法
2.5.2 吸附混合法
2.5.3 化學(xué)合成法
2.5.4 CVD原位合成法
2.6 石墨烯鎂基復(fù)合材料
2.7 石墨烯增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)
2.7.1 石墨烯增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料的應(yīng)用
2.7.2 石墨烯增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料應(yīng)用的制約因素
2.7.3 石墨烯增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)
參考文獻(xiàn)
第3章 石墨烯樹脂基復(fù)合材料
3.1 石墨烯樹脂基復(fù)合材料概論
3.1.1 樹脂基復(fù)合材料的總體性能特點(diǎn)
3.1.2 樹脂基復(fù)合材料的成型
3.1.3 石墨烯樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展
3.2 石墨烯改性樹脂
3.2.1 石墨烯改性樹脂原理
3.2.2 石墨烯改性樹脂的制備方法
3.2.3 石墨烯改性樹脂的應(yīng)用實(shí)例
3.3 石墨烯對(duì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的增韌
3.3.1 基體樹脂增韌
3.3.2 碳纖維表面改性
3.3.3 石墨烯宏觀體增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料
3.3.4 石墨烯增韌樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用
3.4 3D打印石墨烯樹脂基復(fù)合材料
3.4.1 3D打印技術(shù)簡(jiǎn)介
3.4.2 石墨烯樹脂基復(fù)合材料的3D打印成型工藝
3.4.3 3D打印石墨烯樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用
3.4.4 應(yīng)用于3D打印的聚醚醚酮石墨烯復(fù)合材料
3.5 石墨烯夾層復(fù)合材料
3.5.1 夾層復(fù)合材料概述
3.5.2 石墨烯夾層復(fù)合材料及其應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
第4章 石墨烯橡膠基復(fù)合材料
4.1 石墨烯橡膠基復(fù)合材料概論
4.2 石墨烯橡膠基復(fù)合材料的制備方法
4.2.1 溶液共混法
4.2.2 膠乳共混法
4.2.3 機(jī)械混煉法
4.2.4 原位聚合法
4.2.5 其他加工方法
4.3 石墨烯通用橡膠復(fù)合材料
4.3.1 石墨烯/天然橡膠復(fù)合材料(GNR)
4.3.2 石墨烯/丁苯橡膠復(fù)合材料(GSBR)
4.3.3 石墨烯/丁基橡膠復(fù)合材料(GIIR)
4.3.4 石墨烯/順丁橡膠復(fù)合材料(GBR)
4.3.5 石墨烯/乙丙橡膠復(fù)合材料(GEPDM)
4.3.6 石墨烯/丁腈橡膠復(fù)合材料(GNBR)
4.3.7 石墨烯/羧基丁腈橡膠復(fù)合材料(GXNBR)
4.4 石墨烯特種橡膠復(fù)合材料
4.4.1 石墨烯/硅橡膠復(fù)合材料(GSR)
4.4.2 石墨烯/氟橡膠復(fù)合材料(GFKM)
4.4.3 石墨烯/丙烯酸酯橡膠復(fù)合材料(GACM)
4.4.4 石墨烯/熱塑性丁苯橡膠復(fù)合材料(GSBS)
4.4.5 石墨烯/氫化丁腈橡膠復(fù)合材料(GHNBR)
4.5 石墨烯橡膠復(fù)合材料的性能
4.5.1 機(jī)械性能
4.5.2 疲勞性能
4.5.3 阻尼性能
4.5.4 熱學(xué)性能
4.5.5 電學(xué)性能
4.5.6 電磁屏蔽性能
4.5.7 耐介質(zhì)性能
4.5.8 氣體阻隔性能
4.5.9 摩擦性能
4.5.10 其他性能
4.6 結(jié)語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
第5章 石墨烯復(fù)合涂層材料
5.1 石墨烯復(fù)合涂層材料概論
5.2 石墨烯有機(jī)涂層
5.2.1 石墨烯的表面改性
5.2.2 防腐涂層
5.2.3 導(dǎo)熱涂層
5.2.4 導(dǎo)電涂層
5.2.5 其他涂層
5.3 石墨烯無(wú)機(jī)涂層
5.3.1 金屬類復(fù)合涂層
5.3.2 非金屬類復(fù)合涂層
5.4 石墨烯與其他納米材料復(fù)合型涂層
5.4.1 石墨烯與零維納米材料復(fù)合型涂層
5.4.2 石墨烯與一維納米材料復(fù)合型涂層
5.4.3 石墨烯與二維納米材料復(fù)合型涂層
參考文獻(xiàn)
索引
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