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Carbon Nanotubes and Graphene

版權頁

Foreword

Preface

Acknowledgements

Chapter1 Carbon nanomaterials

Chapter2 Synthesis of carbon nanotubes

Chapter3 Purification and separation of CNTs

Chapter4 The applications of carbon nanotubes

Chapter5 Graphene

封底

新型碳納米材料是納米材料領域研究的熱點問題，近十幾年來突飛猛進。石墨烯自從2010年獲得諾貝爾獎后，更是異軍突起，備受關注，也使人們對碳納米材料的研究更加熱衷，并取得了豐碩的成果。本書較為系統地總結和歸納了作者的相關研究成果，介紹了新型碳納米材料，尤其是碳納米管、石墨烯等的制備工藝、生長機理、相關特性以及實際應用等。本書以全英文出版，向國內的高年級本科生、研究生、留學生以及相關科技工作者提供最新的碳納米管和石墨烯研究成果，以期成為新型碳納米材料──碳納米管和石墨烯比較全面系統的技術參考資料。

《碳納米管、石墨烯纖維及薄膜》可供從事新材料制備、表征和應用開發的專業技術人員使用，也可供高等學校相關專業師生閱讀參考。

碳納米管可以看做是石墨烯片層卷曲而成，因此按照石墨烯片的層數可分為：單壁碳納米管（或稱單層碳納米管，Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳納米管（或多層碳納米管，Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs），多壁管在開始形成的時候，層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。與多壁管相比，單壁管直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。單壁管典型直徑在0.6-2nm，多壁管最內層可達0.4nm，最粗可達數百納米，但典型管徑為2-100nm。

碳納米管依其結構特征可以分為三種類型：扶手椅形納米管（armchair form），鋸齒形納米管（zigzag form）和手性納米管（chiral form）。碳納米管的手性指數（n，m）與其螺旋度和電學性能等有直接關系，習慣上n>=m。當n=m時，碳納米管稱為扶手椅形納米管，手性角（螺旋角）為30^o；當n>m=0時，碳納米管稱為鋸齒形納米管，手性角（螺旋角）為0^o；當n>m≠0時，將其稱為手性碳納米管。

根據碳納米管的導電性質可以將其分為金屬型碳納米管和半導體型碳納米管：當n-m=3k(k為整數)時，碳納米管為金屬型；當n-m=3k±1，碳納米管為半導體型。

按照是否含有管壁缺陷可以分為：完善碳納米管和含缺陷碳納米管。

按照外形的均勻性和整體形態，可分為：直管型，碳納米管束，Y型，蛇型等。

關于管壁缺陷對碳納米管力學性質的影響規律也值得引起關注，這也將有助于進一步認識碳納米管及其復合材料。由于碳納米管制造工藝的限制，碳納米管中含有大量的各種缺陷，如原子空位缺陷(單原子或多原子空位)和Stone-Thrower-Wales (STW)型缺陷等。見下圖。

碳納米管纖維作為一種新型的碳基纖維材料，其獨特的結構和優異的性能吸引了人們的廣泛關注。

《碳納米管纖維》系統介紹了碳納米管纖維的研究進展，主要包括碳納米管纖維的常用制備方法，碳納米管纖維的多級結構/性能關系，碳納米管纖維在功能器件、輕質線纜以及復合材料等領域的潛在應用。

此外，《碳納米管纖維》對另一種納米碳纖維——石墨烯基纖維——的研究進展也進行了簡單介紹。

《碳納米管纖維》可供從事高性能纖維及復合材料研究與生產的科研人員和工程技術人員使用，也可供材料科學相關專業的高等院校師生和科研單位科研人員參考。