石墨烯材料热学和电学性能研究：从非简谐效应视角_郑瑞伦，夏继宏，杨文耀著_9787564367077

本书是学术著作，反映了作者科研团队在石墨烯材料热力学和电学性质，特别是非简谐效应理论领域的研究成果。该书在介绍石墨烯材料的有关概念、分类和制备方法、普遍的物理化学性质以及石墨烯的结构和晶体结合的基础上，论述非简谐效应理论的有关概念、基本观点、研究问题的基本方法及其在三维、二维、纳米系统热学和电学性能等方面的一些应用。该书基于石墨烯、外延石墨烯、类石墨烯等石墨烯材料的结构以及组成粒子相互作用和运动特点，对石墨烯材料的热力学和电学性能的变化规律及其非简谐效应，从理论上进行深入的定量研究。该书突出了石墨烯材料的热学和电学性能非简谐效应在高蓄热材料器件、新能源、新器件、微电子、太赫兹、新型环境响应材料等方面的应用。该书的研究成果对石墨烯材料的研究和应用具有重要的理论和实际意义。

内容简介

本书反映了我们科研团队多年来在石墨烯材料热力学和电学性质，特别是非简谐效应理论领域的主要研究成果。在介绍石墨烯材料的有关概念、分类、制备方法、普遍的物理化学性质以及石墨烯的结构和晶体结合的基础上，论述非简谐效应理论的有关概念、基本观点、研究问题的基本方法及其在三维、二维、纳米系统热学和电学性能等方面的一些应用。基于石墨烯、外延石墨烯、类石墨烯等石墨烯材料的结构以及组成粒子的相互作用和运动特点，对石墨烯材料的热力学和电学性能的变化规律及其非简谐效应，从理论上进行深入的定量研究。突出了石墨烯材料的热学和电学性能非简谐效应在高蓄热材料器件、新能源、新器件、微电子、太赫兹、新型环境响应材料等方面的应用。本书对石墨烯材料的研究和应用具有重要的理论和实际意义。

本书以理论研究为主，基础理论有一定的深度和前沿性，系统性、逻辑性强，内容次序符合认知规律，突出了物理学科的学术特点，物理图像清晰，物理思想明确，便于阅读理解。可作为从事石墨烯材料研究和应用的研究人员和工程技术人员的参考书，也可作为材料、微电子等专业的教师、研究生的教学参考书。

　　序言
　　石墨烯作为一种新兴的二维纳米材料，其独特的性质和广泛的应用前景，使石墨烯材料的研究成为当前国内外最受关注的研究领域之一，并在制备、性能、应用等方面已进行了大量的实验和理论研究。在石墨烯材料的各种性质中，最重要的电学、热学和力学性质是与应用联系最紧密，而且，也是理论上最需要深入研究的性质。但目前对石墨烯材料电学和热学性质的理论研究着作还较少，特别是对石墨烯材料的各种性质（包括物理、化学性质等）中，与应用联系最紧密的电学和热力学性质的非简谐效应的研究更少。这些年来，在实验上已发现石墨烯材料的许多新现象、新规律，特别是电学和热力学性质随温度变化的规律以及表现的非简谐效应现象，但从理论上深入研究还远不够。为了深入对石墨烯材料的研究，更好地应用于生产、科技和生活等领域，需要一部有关石墨烯材料热电性能研究的理论着作。
　　重庆文理学院新型储能器件及应用工程研究中心，长期以来对三维、二维和纳米等各类材料的电学和热力学性质的变化规律及其原子振动的非简谐效应进行了较系统深入的研究，提出了非简谐理论。近几年来，该科研团队紧跟世界科技发展前沿，对石墨烯材料的制备、性能等进行了大量的实验和理论研究，特别是对它的电学、热学和力学性能的非简谐效应，通过实验和理论相结合，在实验基础上，构建物理模型，应用固体物理理论，采用格林函数法等方法，对石墨烯材料热、电和力学性能的非简谐效应及其变化规律进行较深入的研究，并取得了有价值的研究成果，本书正是该科研团队所做工作的总结。
　　本书特点是：①系统性、逻辑性强，内容次序符合认知规律；②理论与实验紧密结合，理论有深度、广度及前沿性；③反映了国内外有关石墨烯材料热学和电学性能的新进展，特别反映了科研团队近期科研成果以及提出的新理论，新方法；④突出了物理学科的特点，做到物理图像清晰，物理概念明确，便于阅读理解。
　　该书的编写得到重庆文理学院领导的热情鼓励、大力支持和许多老师的热情帮助，是科研团队的老师们共同努力的结果。该书的出版，对该科研团队对石墨烯材料的研究将起重要的促进作用，使其研究更上一个新水平、新台阶。同时也将使读者较系统和深入地了解石墨烯材料的制备、结构、热力学和电学性质的变化规律以及研究方法、基本研究过程，为同行进行相关研究和应用提供可靠的理论和实验支撑，对促进学术交流和科学技术的进步起积极作用。
　　2018年6月
　　前言
　　自2004年Geim和Novoselov采用机械剥离法获得石墨烯并于2010年获得诺贝尔物理学奖以来，石墨烯作为一种新兴的二维材料，它的完美晶体结构和独特的电学、光学、热学、力学等性能，使其在电子器件、能量储存、环境科学等领域具有广泛的应用前景和科学价值，对石墨烯材料的研究，已成为当前最受关注的研究领域之一，目前已有许多学者对石墨烯材料（包括石墨烯、外延石墨烯、类石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯复合材料等）的制备、性能、应用等展开研究，主要是性能实验和定性分析。但缺乏理论上的深入研究，特别是对石墨稀材料各种性质的非简谐效应的研究较少，缺乏这方面的具有一定理论深度的着作。为了深入对石墨烯材料的研究，使其更好地应用于生产、科技、生活等领域，需要一部有关石墨烯材料热、电性能及其应用的着作，期望从实验和理论上更深入地揭示石墨烯材料的电学、热学和力学等非简谐性质遵从的规律以及这些性质的应用。
　　重庆文理学院新型储能器件及应用工程研究中心，长期以来对三维、二维、纳米等各类材料的电学、热学和力学性质及其原子振动的非简谐效应进行研究，提出了非简谐效应理论。特别是2004年Novoselov等首次用机械剥离法得到单原子厚度的石墨烯以来，该科研团队紧跟世界科技发展，对石墨烯材料的制备、性能等进行了大量的实验和理论研究，采取实验和理论相结合的方法，在实验基础上，构建物理模型，应用固体物理理论，采用格林函数法、密度泛函方法等方法，对石墨烯材料热、电和力学性能的非简谐效应及其变化规律进行较深入的研究，并取得成效。为了将已有的研究成果深入化、系统化及理论化，使我们对石墨烯材料的研究更深入，再上新台阶；为新器件、新材料的应用提供可靠的理论和实验支撑；使读者较系统和深入地了解石墨烯材料的制备、结构、热力学和电学性质的变化规律，特别是非简谐效应及其应用；了解主要的理论研究方法和采用的理论模型以及基本研究过程，并由此发现新现象；也为了使我们的研究被同行所了解，促进学术交流，我们将所做的工作进行总结，撰写了一本有关石墨烯材料热学和电学性能非简谐效应及其应用的着作。
　　本书共8章，第1、2章分别介绍石墨烯材料的有关概念、分类和制备方法、物理化学性质以及石墨烯的结构和晶体结合；第3章论述非简谐效应理论的有关概念、基本观点、研究问题的基本方法和它在研究三维、二维、纳米系统的热学、电学和光学等性质方面的一些应用；从第4章起，按照石墨烯、外延石墨烯、类石墨烯材料的顺序，依次论述了石墨烯材料的热力学、电学性质的非简谐效应；第8章论述了石墨烯的热电效应及其应用。
　　本书第1章、第8章由杨文耀撰写，第2章、第6章由夏继宏撰写，第3、4、5、7章由郑瑞伦撰写。全书经郑瑞伦、夏继宏统一修改，保证了各章内容的协调和风格的一致性。
　　本书的出版得到重庆文理学院的资助。着者衷心感谢重庆文理学院领导的热情鼓励和大力支持、帮助，感谢电子科技大学杨邦朝教授对本书撰写的策划组织并审阅全书，感谢西南科技大学彭同江教授的热情指导。在所写的内容中，许多是我们科研团队的老师，如程正富、任晓霞、申凤娟、杜一帅、周虹君、高君华、李杰、杨保亮等老师的研究成果，在修改和整理的过程中，还得到学校许多老师的热情帮助，在此向他们表示衷心感谢。
　　限于作者水平，书中难免存在错误和不妥之处，敬请读者指正。
　　着者
　　2018年6月

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