本書共分5章,詳細介紹了近年來石墨烯復合材料的基礎理論、工藝方法、性能評價、研究進展、發(fā)展趨勢以及石墨烯與復合材料相結合所形成的基本科學問題等。第2～5章分別對石墨烯金屬基復合材料、石墨烯樹脂基復合材料、石墨烯橡膠基復合材料和石墨烯復合涂層材料進行了介紹,并敘述對應領域的研究背景、取得的研究成果及可能的應用等。
本書可供石墨烯復合材料及其他相關領域的學生、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傳奇，也是當今橫跨學術界和產(chǎn)業(yè)界的超級明星，幾乎到了家喻戶曉、婦孺皆知的程度。當然，石墨烯是當之無愧的。作為由單層碳原子構成的蜂窩狀二維原子晶體材料，石墨烯擁有無與倫比的特性。理論上講，它是導電性和導熱性較好的材料，也是理想的輕質高強材料。正因如此，一經(jīng)問世便吸引了全球范圍的關注。石墨烯有可能創(chuàng)造一個全新的產(chǎn)業(yè)，石墨烯產(chǎn)業(yè)將成為未來全球高科技產(chǎn)業(yè)競爭的高地，這一點已經(jīng)成為國內外學術界和產(chǎn)業(yè)界的共識。
從2004年至今，已經(jīng)有了近十六年的歷史沉淀。無論是石墨烯的基礎研究，還是石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化實踐，人們都有了更多的一手材料，更有可能對石墨烯材料有一個全方位套叢書出的、科學的、理性的認識�？偨Y歷史，是為了更好地走向未來。對于新興的石墨烯產(chǎn)業(yè)來說，“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。事實上，國內外已經(jīng)出版了數(shù)十部石墨烯相關書籍，其中不乏經(jīng)典性著作。本叢書的定位有所不同，希望能夠全面總結石墨烯相關的知識積累，反映石墨烯領域的國內外前沿研究進展，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)國人對石墨烯領域的貢獻。
本叢書共包括22分冊，執(zhí)筆作者20余位，都是石墨烯領域的重量級學者、專家，因此可以從源頭上保障叢書的專業(yè)性和科學性。叢書分五大部分，囊括了從石墨烯的基本性質和表征技術，到石墨烯材料的制備方法及其在不同領域的應用，以及石墨烯產(chǎn)品的計量檢測標準等全方位的知識總結。同時，兩份產(chǎn)業(yè)研究報告詳細闡述了世界各國的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。除此之外，叢書還為廣大石墨烯迷們提供了一份科普讀物《有問必答：石墨烯的魅力》，針對廣泛征集到的石墨烯相關問題答疑解惑，去偽求真。
本叢書的內容涵蓋石墨烯新材料的方方面面，每個分冊也相對獨立，具有很強的系統(tǒng)性、知識性、專業(yè)性和即時性，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。希望叢書的出版對中國的石墨烯研究和中國石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有所助益。
復合材料是20世紀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、航天等許多高端領域得到應用。石墨烯是21世紀初被發(fā)現(xiàn)的,它以極其優(yōu)異的物理、化學性能,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“強強聯(lián)合”,形成石墨烯復合材料,達到“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任。
本書詳細介紹了近年來石墨烯復合材料的基礎理論、工藝方法、性能評價、研究進展、發(fā)展趨勢以及石墨烯與復合材料相結合所形成的基本科學問題等。全書分為石墨烯金屬基復合材料、石墨烯樹脂基復合材料、石墨烯橡膠基復合材料和石墨烯復合涂層材料四個主要部分,分別敘述對應領域的研究背景、取得的研究成果及可能的應用等。
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)中結論、觀點或有片面之處,書中疏漏和不妥在所難免,懇請廣大同行讀者批評指正。
編者
2019年4月于北京
楊程，中國航發(fā)北京航空材料研究院石墨烯及應用研究中心研究員，清華大學博士后。獲得中國博士后科學基金、國家自然科學基金、中航工業(yè)航材院創(chuàng)新基金、中航工業(yè)創(chuàng)新基金等基礎研究項目資助。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、低成本、適合批量生產(chǎn)的化學法制備石墨烯納米片的方法，完成了實驗室研究、小試、中試和示范線建設，制備出了高品質、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 石墨烯的結構、性質與制備方法
1.1.1 石墨烯的結構與性質
1.1.2 石墨烯的制備方法
1.2 復合材料概論
1.2.1 復合材料的基本原理
1.2.2 復合材料的應用與發(fā)展
1.3 石墨烯增強復合材料概述
參考文獻
第2章 石墨烯金屬基復合材料
2.1 石墨烯金屬基復合材料概論
2.2 石墨烯增強粉末高溫合金材料
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 石墨烯增強粉末高溫合金
2.2.4 石墨烯增強粉末高溫合金的制備技術
2.2.5 石墨烯增強粉末高溫合金的組織和性能
2.2.6 石墨烯改性機理研究
2.3 石墨烯鋁基復合材料
2.3.1 石墨烯鋁基復合材料概論
2.3.2 石墨烯鋁基復合材料的制備
2.3.3 石墨烯鋁基復合材料的組織結構和性能
2.3.4 石墨烯鋁基復合材料的強化機理
2.4 石墨烯增強鈦基復合材料
2.4.1 石墨烯增強鈦基復合材料概論
2.4.2 石墨烯增強鈦基復合材料的制備方法
2.4.3 石墨烯增強鈦基復合材料的界面優(yōu)化
2.4.4 石墨烯增強鈦基復合材料的性能
2.4.5 石墨烯作用機理討論
2.4.6 應用前景分析
2.5 石墨烯增強銅基納米復合材料
2.5.1 機械混合法
2.5.2 吸附混合法
2.5.3 化學合成法
2.5.4 CVD原位合成法
2.6 石墨烯鎂基復合材料
2.7 石墨烯增強金屬基納米復合材料的應用與發(fā)展趨勢
2.7.1 石墨烯增強金屬基納米復合材料的應用
2.7.2 石墨烯增強金屬基納米復合材料應用的制約因素
2.7.3 石墨烯增強金屬基納米復合材料的發(fā)展趨勢
參考文獻
第3章 石墨烯樹脂基復合材料
3.1 石墨烯樹脂基復合材料概論
3.1.1 樹脂基復合材料的總體性能特點
3.1.2 樹脂基復合材料的成型
3.1.3 石墨烯樹脂基復合材料的發(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用實例
3.3 石墨烯對環(huán)氧樹脂復合材料的增韌
3.3.1 基體樹脂增韌
3.3.2 碳纖維表面改性
3.3.3 石墨烯宏觀體增強樹脂基復合材料
3.3.4 石墨烯增韌樹脂基復合材料的應用
3.4 3D打印石墨烯樹脂基復合材料
3.4.1 3D打印技術簡介
3.4.2 石墨烯樹脂基復合材料的3D打印成型工藝
3.4.3 3D打印石墨烯樹脂基復合材料的應用
3.4.4 應用于3D打印的聚醚醚酮石墨烯復合材料
3.5 石墨烯夾層復合材料
3.5.1 夾層復合材料概述
3.5.2 石墨烯夾層復合材料及其應用
參考文獻
第4章 石墨烯橡膠基復合材料
4.1 石墨烯橡膠基復合材料概論
4.2 石墨烯橡膠基復合材料的制備方法
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 石墨烯通用橡膠復合材料
4.3.1 石墨烯/天然橡膠復合材料(GNR)
4.3.2 石墨烯/丁苯橡膠復合材料(GSBR)
4.3.3 石墨烯/丁基橡膠復合材料(GIIR)
4.3.4 石墨烯/順丁橡膠復合材料(GBR)
4.3.5 石墨烯/乙丙橡膠復合材料(GEPDM)
4.3.6 石墨烯/丁腈橡膠復合材料(GNBR)
4.3.7 石墨烯/羧基丁腈橡膠復合材料(GXNBR)
4.4 石墨烯特種橡膠復合材料
4.4.1 石墨烯/硅橡膠復合材料(GSR)
4.4.2 石墨烯/氟橡膠復合材料(GFKM)
4.4.3 石墨烯/丙烯酸酯橡膠復合材料(GACM)
4.4.4 石墨烯/熱塑性丁苯橡膠復合材料(GSBS)
4.4.5 石墨烯/氫化丁腈橡膠復合材料(GHNBR)
4.5 石墨烯橡膠復合材料的性能
4.5.1 機械性能
4.5.2 疲勞性能
4.5.3 阻尼性能
4.5.4 熱學性能
4.5.5 電學性能
4.5.6 電磁屏蔽性能
4.5.7 耐介質性能
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 結語
參考文獻
第5章 石墨烯復合涂層材料
5.1 石墨烯復合涂層材料概論
5.2 石墨烯有機涂層
5.2.1 石墨烯的表面改性
5.2.2 防腐涂層
5.2.3 導熱涂層
5.2.4 導電涂層
5.2.5 其他涂層
5.3 石墨烯無機涂層
5.3.1 金屬類復合涂層
5.3.2 非金屬類復合涂層
5.4 石墨烯與其他納米材料復合型涂層
5.4.1 石墨烯與零維納米材料復合型涂層
5.4.2 石墨烯與一維納米材料復合型涂層
5.4.3 石墨烯與二維納米材料復合型涂層
參考文獻
索引
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