前言

“一尺之捶，日取其半，万世不竭。”《庄子·天下》中这一简单朴素的原子观在石墨烯的发现历程中体现得淋漓尽致。石墨晶体在有限次数的“一分为二”中最终会被剥离至单层。2004年，安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）就极富洞见地用简单直接的胶带剥离法制备了单层石墨烯。自此，石墨烯打开了人类了解二维世界的大门。石墨烯的发现和研究不仅推进了人们对二维介观物理的认知，而且带来了一种功能强大的“二维材料基因”，给材料的制备与应用带来了无限可能。

石墨烯是碳材料的基本单元，具有众多优越的力学、电学、热学、光学等性质。可以由石墨烯“自下而上”地精确设计、组装、构筑所需要的多级结构和多维度材料，在此思路指引下，石墨烯宏观组装材料领域近年来取得了众多令人刮目相看的进展。新的石墨烯宏观组装材料种类不断被发掘，如石墨烯膜、石墨烯纤维、石墨烯气凝胶等。同时，石墨烯的应用也逐步延伸至各个领域，从高性能材料、透明电极到能源电池、环境保护、生物医用等。石墨烯宏观组装材料已逐渐发展成为覆盖国计民生多个领域的材料门类，其重要性越发凸显出来。

本书从简要介绍石墨烯的性质与制备开始，进而详述石墨烯宏观组装的概念、原理及方法。本书以宏观组装材料的维度分类，综述石墨烯纤维、石墨烯膜及石墨烯三维组装体的研究历程与最新进展，并进一步分析其结构与性能的基本关系。本书同时着力于石墨烯宏观组装材料的应用，从力学、热学、储能、环境净化、光热与光电、电磁屏蔽与吸波、催化等方面展开论述，逐步形成石墨烯宏观组装材料应用的索引地图。

本书增加了绪论和跋，表达了作者对石墨烯产业化及创新创业的观点和希冀，望对石墨烯人和青少年朋友们都有所启发和裨益。

随着越来越多的石墨烯宏观组装材料研究成果走出实验室，石墨烯材料产业化如火如荼。产业界及社会大众对石墨烯材料的知识需求愈发强烈。本书将与“战略前沿新材料——石墨烯出版工程”的系列优秀作品一起，普及石墨烯的基本知识，促进大家对石墨烯材料的科学认识，助推石墨烯的基础研究和产业发展。

为简洁起见，本书书名定为《石墨烯宏观材料及应用》，其中的宏观材料即指宏观组装材料，而由化学气相沉积法等制备的宏观大面积膜材料不在本书讨论范围内。

感谢国家自然科学基金委员会、国家重大科学研究计划等对石墨烯宏观组装方向的大力支持！感谢浙江大学高分子科学与工程学系纳米高分子团队的小伙伴们在该领域十多年的坚持与付出！感谢本书编撰过程中纳米高分子课题组的高微微、杨敏诚、李鹏、畅丹、姜炎秋、姚伟泉、郭凡、王佳庆、徐晗彦、蔡盛赢、彭蠡、方文章、席嘉彬、沈颖、俞丹萍等给予的鼎力支持和帮助！

石墨烯宏观组装研究日新月异，新发现、新方法、新技术不断涌现，加之本书作者涉猎有限、经验不足，不妥之处在所难免，诚望读者提出宝贵意见和建议，以便修订完善。

高超
2020年8月于浙江大学