火焰中的碳納米材料：從零維到一維和二維

潘春旭，1962年出生于河南偃師。工學(xué)博士，武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，交通部跨世紀(jì)學(xué)術(shù)帶頭人，973項(xiàng)目課題負(fù)責(zé)人。1983和1988年畢業(yè)于武漢大學(xué)物理系，分別獲得理學(xué)學(xué)士和理學(xué)碩士學(xué)位，1998年畢業(yè)于武漢交通科技大學(xué)（現(xiàn)武漢理工大學(xué)），獲工學(xué)博士學(xué)位，博士論文被評(píng)為“2002年全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文”。1993年任副教授，1998年任教授，1999年被交通部遴選為博士生導(dǎo)師和交通部跨世紀(jì)學(xué)術(shù)帶頭人。1997年赴日本參加JICA項(xiàng)目學(xué)習(xí)，1999——2001年在美國肯塔基大學(xué)進(jìn)行合作研究。長期從事電子顯微學(xué)材料微結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系、納米材料、科技考古等方面的教學(xué)和科研工作。先后主持和完成國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973項(xiàng)目）、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)和面上項(xiàng)目，以及各類省部級(jí)、企業(yè)合作項(xiàng)目等50多項(xiàng)。獲湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)；出版專著和教材3部。獲國家發(fā)明專利7項(xiàng)，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文300余篇。

張?jiān)i，1987年出生于湖北隨州。武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生。2009年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，獲理學(xué)學(xué)士學(xué)位。2009年至今，于武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院材料物理與化學(xué)專業(yè)攻讀博士學(xué)位。2010年10月至2011年6月在香港理工大學(xué)應(yīng)用物理系交流學(xué)習(xí)。主要從事碳納米材料的制備與應(yīng)用等方面的研究工作。參與國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973項(xiàng)目），國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目。多次獲得“教育部博士生學(xué)術(shù)新人獎(jiǎng)”“研究生國家獎(jiǎng)學(xué)金”“武漢大學(xué)學(xué)術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)”各類專項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金、省級(jí)優(yōu)秀論文獎(jiǎng)和最佳Poster獎(jiǎng)等榮譽(yù)和獎(jiǎng)項(xiàng)。發(fā)表SCI論文18篇，其中第一作者論文9篇，2篇論文被列入ESI高被引論文。

前言

第1章緒論

1.1引言

1.2碳及碳納米材料

1.2.1碳的同素異形體

1.2.2碳納米材料的定義和分類

1.3碳納米材料的制備

1.3.1零維碳納米材料的制備

1.3.2一維碳納米材料的制備

1.3.3二維碳納米材料的制備

1.4碳納米材料的性能與應(yīng)用

1.4.1零維碳納米材料的性能與應(yīng)用

1.4.2一維碳納米材料的性能與應(yīng)用

1.4.3二維碳納米材料的性能與應(yīng)用

1.5火焰法制備碳納米材料及其特性

1.5.1火焰法制備零維碳納米材料及其特性

1.5.2火焰法制備一維碳納米材料及其特性

1.5.3火焰法制備二維碳納米材料及其特性

參考文獻(xiàn)

第2章火焰中的零維碳納米材料

2.1引言

2.2火焰法制備炭黑顆粒

2.2.1炭黑及其生產(chǎn)方式

2.2.2火焰中生成炭黑的類型及特征

2.2.3氣體燃料燃燒生成炭黑的影響因素及機(jī)理

2.2.4液體燃料燃燒生成炭黑的影響因素及機(jī)理

2.2.5 固體燃料燃燒生成炭黑的影響因素及機(jī)理

2.2.6炭黑的應(yīng)用

2.3火焰法制備富勒烯

2.3.1富勒烯及其制備方法

2.3.2富勒烯的制備、分離和提純

2.3.3火焰法制備富勒烯的影響因素

2.3.4火焰法制備富勒烯的機(jī)理

2.3.5火焰法制備富勒烯的形貌特征

2.3.6富勒烯的應(yīng)用

2.4火焰法制備金剛石

2.4.1金剛石及其制備方法

2.4.2火焰法制備金剛石及其影響因素

2.4.3火焰中金剛石的生長機(jī)理

2.4.4火焰法制備金剛石的形貌特征

2.4.5納米金剛石的性質(zhì)

2.4.6納米金剛石的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

……

第3章火焰法制備一維碳納米材料及其生長機(jī)理

第4章胺燃料火焰制備氮摻雜碳納米管及其生長機(jī)理

第5章火焰法制備螺旋碳納米纖維及其生長機(jī)理

第6章一維碳納米材料的直徑可控生長

第7章 電場(chǎng)輔助下的一維碳納米材料可控生長

第8章大電場(chǎng)輔助下的一維碳納米材料可控生長

第9章磁場(chǎng)輔助下碳納米管的可控生長

第10章一種具有“有序—無序—有序—無序

第11章碳納米纖維微結(jié)構(gòu)的高溫轉(zhuǎn)變

第12章無糾纏陣列碳納米管的可控生長

第13章碳納米管致密塊材的制備及其物性特征

第14章火焰法碳納米管的大量制備

第15章火焰法碳納米管在玻璃纖維/樹脂復(fù)合材料界面改性中的應(yīng)用

第16章火焰法可控生長碳納米管的低溫?zé)晒馓匦?

第17章火焰法可控生長碳納米管的電學(xué)性能

第18章火焰法一維碳納米材料的電化學(xué)性能及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

第19章火焰法氮摻雜一維碳納米材料的電化學(xué)性能及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

笛20章火焰法生長碳納米管的場(chǎng)發(fā)射性能

第21章火焰法碳納米管的表面改性及其在高分子復(fù)合材料中的應(yīng)用

第22章碳納米管/MnO2復(fù)合材料及其電化學(xué)性能

第23章火焰法制備石墨烯與氮摻雜石墨烯

第24章納米壓痕法測(cè)量石墨烯的彈性模量和層數(shù)

第25章石墨烯在高溫高壓下的轉(zhuǎn)變與高質(zhì)量石墨烯的大量制備

第26章石墨烯/TiO2復(fù)合材料的制備及其光催化中的應(yīng)用

第27章石墨烯納米帶的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

第28章基于石墨烯應(yīng)變效應(yīng)的納米電源研究

附錄發(fā)表論文列表2100433B

碳納米材料是眾多納米材料中的重要分支之一，其中碳納米管被稱為"納米之王"，近20年來一直是國際上的研究熱點(diǎn)。本書是作者課題組10多年來在碳納米材料的火焰法制備、與性能研究及應(yīng)用方面成果撰寫而成的一本專著。本書全面系統(tǒng)地介紹了火焰中生長零維碳納米材料、一維碳納米材料和二維碳納米材料的方法、機(jī)理、性能以及應(yīng)用等內(nèi)容。第1章緒論中簡要介紹了碳納米材料的定義、分類、制備法、性能與應(yīng)用等；第2章介紹火焰中生長零維碳納米材料包括炭黑、富勒烯和金剛石的方法與特征；第3章至第22章重點(diǎn)介紹火焰中生長一維碳納米材料的方法、機(jī)理、可控生長、性能與應(yīng)用等；第23章至第27章重點(diǎn)介紹火焰中生長石墨烯的方法、機(jī)理、性能等內(nèi)容。

《火焰中的碳納米材料:從零維到一維和二維》是作者課題組10多年來在碳納米材料的火焰法制備、與性能研究及應(yīng)用方面成果撰寫而成的一本專著。

ProE二維工程圖生成指的是在ProE中建立好三維模型以后，然后創(chuàng)建當(dāng)前模型的平面圖，在ProE中生產(chǎn)工程圖的優(yōu)勢(shì)就是模型修改后，二維工程圖的相應(yīng)數(shù)據(jù)也隨之改變。由于Pro/E的二維工程圖功能除了可以保證二維三維的關(guān)聯(lián)性之外，在操作習(xí)慣、國標(biāo)的符合度和標(biāo)注效率上，都比傳統(tǒng)二維軟件如AUTOCAD要低；所以又很多Pro/E的用戶會(huì)選擇將Pro/E做好的三維模型導(dǎo)入到AUTOCAD中完成后續(xù)的二維工程圖的工作，這樣做又會(huì)失去二維和三維的關(guān)聯(lián)性。

基于ProE二維工程圖生成，要避免上述問題，就需要有配合的工具，如：SmartDrawing敏捷標(biāo)注 。

SmartDrawing敏捷標(biāo)注：一款基于主流三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)Pro/E（Creo）研發(fā)的二維輔助制圖軟件。敏捷標(biāo)注實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程3D/2D的一體化。敏捷標(biāo)注更符合國人的思維和操作習(xí)慣，Ribbon界面將能極大地提高設(shè)計(jì)師的便利性，經(jīng)過大量實(shí)例證明，敏捷標(biāo)注性能穩(wěn)定，是一款值得信賴的設(shè)計(jì)軟件。敏捷標(biāo)注以國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)依據(jù)，集合了國外同類軟件功能強(qiáng)大和國內(nèi)同類軟件操作便利的兩大特點(diǎn)，即涵蓋了大部分國外主流CAD軟件的功能，也提供了自己獨(dú)具特色的功能，如中心線、尺寸標(biāo)注、公差標(biāo)注、粗糙度、形位公差、焊接符號(hào)標(biāo)注、BOM表和BOM球標(biāo)等。敏捷標(biāo)注可以方便的對(duì)各類標(biāo)注進(jìn)行創(chuàng)建、編輯和修改，簡化了圖紙標(biāo)注的操作，避免了因查閱制圖標(biāo)準(zhǔn)所造成的時(shí)間浪費(fèi)，可以顯著加快工程圖設(shè)計(jì)流程，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。

更準(zhǔn)確的國標(biāo)標(biāo)注

嚴(yán)格依照機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)嵌各種標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)庫，確保設(shè)計(jì)正確性。依靠Pro/E軟件的全參數(shù)化、互聯(lián)互通的特性，使生成的工程圖既準(zhǔn)確又規(guī)范，讓工程師完全擺脫傳統(tǒng)的二維CAD制圖軟件。

更好的用戶交互

充分考慮了國內(nèi)用戶的習(xí)慣，采用圖形化的標(biāo)注界面，界面簡潔，操作簡單，信息直觀便于用戶操作，解決三維軟件在實(shí)際二維工程圖標(biāo)注過程中過于復(fù)雜的問題。

更易操作的功能

易學(xué)易用，可以讓工程師完全擺脫傳統(tǒng)二維CAD繪圖軟件，完全在Pro/E（Creo）環(huán)境下進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和二維制圖，保持了數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，避免了數(shù)據(jù)的不一致性，避免了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量2100433B

《AutoCAD二維、三維教程（中文2012版）》從設(shè)計(jì)繪圖的實(shí)際需要出發(fā)，介紹中文版AutoCAD 2012的基本功能和操作方法。書中基本知識(shí)敘述簡潔，操作示例和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)詳盡，并將AutoCAD二維和三維圖形功能和基礎(chǔ)知識(shí)合編于一書。每章都附有實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)、思考與練習(xí)，以鞏固和加深讀者對(duì)基本內(nèi)容的理解，增強(qiáng)其應(yīng)用能力。

《AutoCAD二維、三維教程（中文2012版）》集基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、習(xí)題于一體，是一本較完整、全面的AutoCAD教材。它不但可作為計(jì)算機(jī)繪圖初級(jí)能力培訓(xùn)用書，而且還可作為中級(jí)能力培訓(xùn)用書，對(duì)自學(xué)者來說更是非常合適的指導(dǎo)性讀本。

新型二維層狀材料由于其奇特的物性受到了學(xué)術(shù)界的廣泛矚目。如果關(guān)注它們的力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的新型二維層狀材料都具有良好的拉伸性，這使得利用外加應(yīng)變調(diào)控它們的電學(xué)、磁學(xué)以及光學(xué)等性質(zhì)變?yōu)榭赡?，學(xué)術(shù)上稱之為應(yīng)變工程。本項(xiàng)目將對(duì)新型二維層狀材料中的應(yīng)變工程進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究，主要包括以下三個(gè)方面：（1）研究并深入理解新型二維層狀材料中應(yīng)變和電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性質(zhì)的聯(lián)系，為應(yīng)變工程尋找新體系和潛在應(yīng)用。（2）研究不同形式的力學(xué)加載，探索在新型二維層狀材料中誘導(dǎo)大應(yīng)變的可靠途徑，為應(yīng)變工程提供切實(shí)可行的方案。（3）研究在不同形式的力學(xué)加載下（單軸拉伸、雙軸拉伸、彎曲、褶皺等），缺陷（位錯(cuò)、晶界等）對(duì)新型二維層狀材料力學(xué)性能（強(qiáng)度、韌性等）和輸運(yùn)性質(zhì)的影響，為應(yīng)變工程的實(shí)際應(yīng)用奠定前瞻性科學(xué)基礎(chǔ)。