前言

石墨烯是由碳原子构成的二维蜂窝状结构的单原子层晶体材料，它的每个碳原子以共价键形式与邻近的三个碳原子相结合。石墨烯具有狄拉克锥形的电子能带结构，在狄拉克点附近是独特的线性能量色散关系，属于无质量的狄拉克费米子材料系统。2004年英国的Andre Geim和Konstantin Novoselov等发现，石墨烯不仅可以稳定地存在于衬底上，而且表现出非常优越的物理性质：它是目前最硬的材料，具有非常高的透光率，是已知材料中最薄的材料，且非常的致密以至于除质子之外没有其他物质可以穿透，具有极高的电子迁移率、热导系数以及能承载极高的电流密度。Geim和Novoselov两位教授也因为在石墨烯的发现和性质研究中做出了突出贡献，从而获得了2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯集诸多优异性质于一身，使其在电子信息、能源、功能材料、生物医药、航空航天、节能环保及其他众多领域都有着非常重要的潜在应用前景。特别是在国家层面上，《中国制造2025》和《新材料产业“十三五”发展规划》等都已经将石墨烯列入战略前沿材料之属。经过近十五年的研究和发展，石墨烯正从实验室慢慢走向社会，逐渐成为一种有可能改变社会的新材料。

“工欲善其事必先利其器”，在我国当前轰轰烈烈的石墨烯研究浪潮中，作者从自身的研究出发编纂了此书，详细介绍了石墨烯材料的结构和基本性质，对石墨烯的发展历史、电学性质、光学性质、热学性质、力学性质、化学性质、磁学性质、带隙、异质结、复合结构及电学可调性等各个方面进行了介绍。受限于知识的广度和深度以及石墨烯领域研究的快速发展，本书并未能包括石墨烯所有重要的性质。希望本书的有限篇幅可以帮助初学者快速了解石墨烯是什么，同时可以拓宽读者的研究方向之外的视野。

此作成书过程中，多位从事石墨烯相关研究的科研人员全程参与资料整理、研讨和文字编辑。具体包括，刘开辉统筹全局，负责本书整体框架、内容设计，并参与了全文内容的撰写；徐小志参与第1章、第6章、第8章、第12章；洪浩参与第2章；姚凤蕊参与第3章；马赫参与第4章；程阳参与第5章；张志斌参与第7章；周旭参与第9章；张智宏参与第2章和第10章以及吴慕鸿参与第11章。在此，特别感谢各位参与人员的辛苦付出！由于笔者个人经历和研究水平有限，不妥之处敬请读者批评指正，以便今后修改增补。

编写者
2019年9月