固体材料表面改性技术是一门集表面工程学、机械科学、材料科学、薄膜技术、纳米技术、固体力学、光学、热学和计算机科学等于一体的综合性专业技术。《固相功能复合薄膜设计、制备与调控》系统、深入地阐述固体材料表面改性技术的基本原理、经典理论、先进加工工艺与制造技术及其创新方法。《固相功能复合薄膜设计、制备与调控》共7章，分别为绪论，以及Al2O3/PTFE复合薄膜、CYSZ热障涂层、无机纳米颗粒改性PI复合薄膜、SiO2光纤涂层复合薄膜、Ti/LiNbO3波导型光耦合片、金属/SiO2薄膜型光衰减片的设计、制备与调控等内容。

石墨烯虽然只是具有一个原子厚度的碳原子层，但它却被认为是目前最有价值的纳米材料之一。最初，石墨烯通过将石墨在透明胶带上进行重复机械剥离而被发现，现在其已能够通过多种化学手段进行批量合成。这一令人瞩目的材料具有多种特性，包括薄、轻质、高柔韧性、高透光度、高强度、低阻抗，并且具备优异的电学、热学、光学和机械性能。因为这些特殊的性能，石墨烯几乎在每一个领域的前沿应用中都受到了人们的广泛关注，并被视为改变世界的新材料。《石墨烯手册》共分8卷，涵盖了与石墨烯相关的各个方面，包括石墨烯的开发、合成、应用技术和集成方法；石墨烯及相关二维材料的修饰改性、功能化和表征手段；石墨烯及相关二维材料的物理、化学和生物学研究；石墨烯复合材料；石墨烯在能源、健康和环境领域的应用（包括电子学、光子学、自旋电子学、生物电子学、光电子学领域以及光伏电池、能量储存、燃料电池、储氢以及石墨烯基器件）；石墨烯的规模化制备和表征；与石墨烯相关的二维材料的创新和商品化。本手册的第3卷聚焦类石墨烯的二维材料，主要章节包括石墨烯/MoS2双层异质结构中的邻近感应拓扑转变和应变感应电荷转移；二维石墨烯超晶格；多孔缺陷石墨烯材料的磁性和光学性能；石墨炔：层状结构的先进碳材料；石墨烯及其结构衍生物的纳米电子应用；扭转双层石墨烯的低能物理、电子和光学性能；带电库仑杂质对石墨烯磁点和环低能光谱的影响；生物电子学中的石墨烯；石墨烯超材料电子光学的激发过程和电光调制；从一维卡拜到石墨烯外的二维sp-sp2杂化纳米结构；石墨烯之外的二维材料能带结构修饰；化学改变二维材料的生产和应用；用于产生被动锁模脉冲的黑磷饱和吸收体；用狄拉克-外尔（Dirac-Weyl）材料在简单的小实验中探索基础物理。

自2004年发现石墨烯以来，其独特的物理、机械和电学特性引起了人们极大的兴趣。与硅等传统的半导体材料相比，其二维单原子层结构展现出与众不同的特性。例如，价带和导带在Dirac点相遇时能带间隙为零，同时又表现出极高的导电性。首次剥离石墨烯后，经历了从一种奇特材料到一种重要的先进材料的惊人转变。《石墨烯手册》第八卷概述了先进的石墨烯技术和创新，是材料科学家、化学家和物理学家的必备读物。

《石墨烯手册 第6卷：生物传感器和先进传感器》全面描述了石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的性质，涉及生物传感器设计与应用的众多方面，包括临床试验、环境监测、农业及食品分析和质量控制等各个领域。《石墨烯手册 第6卷：生物传感器和先进传感器》重点介绍生物传感器和先进传感器。第1章概述了生物传感器的概念，回顾了传感器发展的历史，并预测了未来可能的石墨烯应用。第2章着重介绍石墨烯的电子转移特性，这对电化学和生物医学应用是至关重要的，对电化学传感器常用的碳材料进行了比较，给出了电化学发光分析和基于石墨烯的生物样品近红外（NIR）成像的实例，还介绍了电化学传感器组成的大部分试验分析。许多电化学传感器的示例可以在第7~11章、18章、21章、23章和26章中找到。第3章对石墨烯在农业防护、农药电分析和食品科学中的应用，包括对病原体的直接检测多方面进行了概述。第4章、第5章继续讨论农业应用，其中描述了新型设备的工程设计以及基于石墨烯的传感器在这些应用中的分析验证。第7章重点讨论还原氧化石墨烯及其作为酶载体的表面组成与性能之间的关系，还讨论了氧化石墨烯的本征电催化性能。第8章全面回顾了基于石墨烯、石墨烯量子点和还原氧化石墨烯的电化学生物传感器。生物传感器被分成若干组，其中生物分子被固定在电极上以检测化合物，一组由专门设计用于检测生物分子的生物传感器组成，而另一组则收集利用生物分子开发工作电极和分析物的设备。第10章介绍了医疗应用的生物传感器，描述了各种类型的石墨烯材料，包括掺杂的石墨烯。石墨烯和掺杂石墨烯也是第11章的主题，重点介绍用于检测食品、环境和临床样品中生物分子和化合物的电化学传感器。石墨烯片层的制备对生物传感器的结构和性能有着重要的影响，三维石墨烯泡沫、多孔石墨烯或石墨烯水凝胶的设计可防止水溶液中石墨烯层不可控的π-π堆叠，在第6章中概述了这种结构及其应用。另外，目前一些新的沉积方法也正在被研究。第19章介绍了获得石墨烯传感器的各种技术，并讨论了石墨烯自组装、层层组装、Langmuir-Blodgett法组装等沉积方式对传感器性能的影响。第12章描述了在圆柱形表面上沉积厚度可控的均匀层的方法。目前有一种方法构建了氧化石墨烯集成的长周期光栅，用于无标记抗原抗体免疫传感器和人类血红蛋白检测。这种石墨烯光纤结构为临床诊断和生物医学应用提供了一个生物光子学平台，对无标记生物识别元件是一种极具前景的工具。第13章进一步讨论无标记生物传感器，包括石墨烯在电化学、光学、压电和热分析的无标记生物传感器中的应用。

石墨烯虽然只是一个单原子厚的碳薄片，却是非常有价值的纳米材料之一。通过机械剥离法使用透明胶带首次发现石墨烯后，现在已经可以使用多种化学技术批量合成石墨烯。石墨烯非常珍贵，它具有很多与众不同的特性，包括重量轻、超轻薄、柔韧性、透明度、强度和电阻等，以及优越的电性能、热性能、力学性能和光学性能。石墨烯这些优异特性引起了广泛关注，目前石墨烯广泛应用于技术行业的非常先进的应用领域中，有望给世界带来巨大改变。《石墨烯手册》共分8卷，涵盖了有关石墨烯的所有方面，包括：石墨烯生长、合成、应用技术和集成方法；石墨烯及其相关二维材料的修饰改性、功能化和表征手段；石墨烯及相关二维材料的物理、化学和生物研究；石墨烯复合材料；石墨烯在能源、医疗保健和环境（电子学、光子学、自旋电子学、生物电子学和光电子学领域以及光伏电池、能量储存、燃料电池和储氢以及石墨烯基器材）等领域的应用；石墨烯的大规模生产和特点；石墨烯二维材料的创新和商业化。《石墨烯手册 第4卷：复合材料》是《石墨烯手册》的第4卷，内容主要集中于石墨烯复合材料。一些重要课题包括：石墨烯复合材料；石墨烯增强先进复合材料；石墨烯/基底体系的界面力学特性：测量方法和实验分析；石墨烯陶瓷复合材料；二维和三维石墨烯基纳米结构的第1原理设计；石墨烯基复合纳米结构；具有形状记忆效应的石墨烯基复合材料；石墨烯基涡卷结构：光学特性及其在电阻开关存储设备中的应用；铜一石墨烯复合材料的制备和性能；石墨烯-金属氧化物复合材料作为锂离子电池中的负极材料；石墨烯/T102纳米复合材料的合成路线、表征和太阳能电池应用；还原氧化石墨烯-纳米氧化锌复合材料在气敏特性中的应用能；功能化氧化石墨烯/环氧纳米保护涂层；基于超分子石墨烯的药物传递系统；含有石墨烯纳米片的聚合纳米复合材料；氧化石墨烯-聚丙烯酰胺复合材料：光学和力学表征；聚合物/氧化石墨烯复合材料的合成、表征和应用。

《石墨烯手册 第5卷：能源、医疗和环境应用》即手册的第5卷聚焦于石墨烯在能源、医疗和环境领域中的应用，其主题包括但不限于能源和环境领域中的石墨烯纳米材料，还有：机械加工领域中的石墨烯纳米润滑剂；能量储存领域中的三维石墨烯泡沫；三维石墨烯材料的合成及其在电催化与电化学传感器中的应用；先进可充电电池电极中的石墨烯和石墨烯基杂化复合材料；先进锂离子电池中的石墨烯基材料；石墨烯基超级电容和锂离子电池导电助剂；石墨烯基柔性驱动器、传感器和超级电容器；燃料电池中作为催化剂载体的石墨烯；酸性介质中作为氧还原反应和析氧反应电催化剂的氮掺杂碳纳米结构；石墨烯基材料用于光催化析氢的新进展；石墨烯热功能器件及其性能表征；石墨稀与荧光体的自组装及其在传感和成像领域中的应用；智能医疗中的刺激响应性石墨烯基材料；石墨烯材料在分子诊断学中的应用；氧化石墨烯膜在液体分离中的应用。

2005年3月，安德烈·吉姆（Andre Geim）在美国物理学会上首次提出“平面单层石墨烯中的电场效应”时，听众寥寥无几，10分钟的演讲也没有引起太多人关注。同年，随着他和菲利普·金（Philip Kim）的团队对半整数量子霍尔效应的观察，使得这种情况迅速改变，也促使石墨烯及其他二维材料成为当前物理、化学以及生物学/医学中非常活跃的研究领域之一。在经过十多年世界范围的研究之后，《石墨烯手册》第2卷着力于物理、化学和生物领域的特定主题，尝试概述多个不同研究方向上的国际新进展。石墨烯名义上是半金属，实际上如第2、3和11章所述，其电子特性和结构通常会被修饰而改变。这些变化可能是由于拓扑缺陷（见第1章）、化学吸附（见第7章）、孤立的空位（见第12章）、应变（见第8章）或受限的几何形状/纳米粒子（见第5章）引起的。电子与电子的相互作用也可以改变石墨烯的性质，如第4章和第14章所述，它们分别关注费米速度重正化和光学响应以及极端量子极限中的磁传输。此外，通常需要将石墨烯或其他二维结构描述为膜，如第6、9、17和18章所述。如第13章和第19章分别介绍的那样，在可能的应用中，光电器件无疑是非常有可能的器件之一。石墨烯还可以承载低损耗的高约束表面等离振子极化子，其性质在第15章和第16章中进行了讨论。最后，在第10章和第20章中介绍了石墨烯在检测生物分子，以及在组织工程和再生医学中的应用。科学的发展是国际化的，需要科学界的广泛联系和互相启迪。石墨烯成功吸引了来自世界各地的研究人员的兴趣，这一点在本卷中得到了很好的体现。各章节的作者来自印度、尼日利亚、乌克兰、埃及、美国、伊朗、加拿大、波兰、俄罗斯、法国、希腊、西班牙、韩国、中国台湾等国家和地区。衷心希望《石墨烯手册》第2卷能够进一步增进来自不同国家的科学家之间的联系，并使他们共同致力于更好地了解和利用石墨烯材料的优异特性。

石墨烯材料因为其优异的性能和巨大的技术应用潜力成为近10年来非常有吸引力的研究领域之一。尽管2009年发表的关于“化学气相沉积制备石墨烯”的开创性报告寥寥无几，但在过去的10年里，这些报告被引用了20000多次，这表明它们对许多不同领域的研究都影响巨大。然而，为了能够成功地应用并对石墨烯结构独特的二维特性进行基础性研究，很有必要采用合成方法和优化改进或是功能化法。因此，《石墨烯手册》第1卷主要研究石墨烯的生长、合成和功能化，以及如何优化可用于各种应用的石墨烯纳米结构。《石墨烯手册 第1卷：生长、合成和功能化》详细阐述了新有关石墨烯在各种衬底（金属和半导体）上的合成和功能化，其性质和可能的应用方法。《石墨烯手册 第1卷：生长、合成和功能化》面向的是致力于研究石墨烯这种神奇的低维材料的基本特性及其在微纳米技术中的应用的学生和积极从事相关研究的人员。另外，《石墨烯手册 第1卷：生长、合成和功能化》也讨论了石墨烯的各种可能应用以及提高合成石墨烯质量的不同方法，所以也是企业家必备的阅读材料。

石墨烯自2004年从石墨中被发现并成功分离以来，迅速成为科学界的新兴研究热点。由于石墨烯基材料具有出色的电性能、力学性能和热特性以及生物相容性，因此被广泛应用于医疗行业，尤其是生物电子学、生物成像、药物输送和组织工程学等领域。石墨烯基材料还具有出色的电化学特性和光学特性，以及通过堆叠作用、静电相互作用等方式吸附多种芳香族生物分子的能力，从而使其成为构建生物传感器和装载药物的理想材料。本卷面向的主要读者是即将毕业的本科生、攻读学位的研究生，以及刚刚跨入石墨烯生物材料研究领域的人员。《石墨烯手册 第7卷：生物材料》力图概述石墨烯在生物医学应用领域的诸多研究，这些应用是通过不同的方式利用石墨烯的性质来实现的。《石墨烯手册 第7卷：生物材料》首章全面阐述了石墨烯和石墨烯基材料在生物（如生物传感及生物成像、生物靶向）、医学和生物医学（如药物输送和抗菌等）领域的应用。氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物，同样具备石墨烯的结构和性能特点，因此也被广泛应用于各个领域。第2章介绍了氧化石墨烯纳米片对水泥复合材料结构和性能的影响。迄今为止，人们不断地探索石墨烯基材料在医学应用中的潜在风险指数，以及用作组织工程材料的可持续性。第3章详细介绍了石墨烯基材料在临床改善中的应用，这些应用领域包括心脏、神经、软骨、肌肉骨骼和皮肤工程等。第4章介绍了突触器件的基本工作原理，并与生物突触进行类比，在此基础上讨论了几种基于石墨烯的电阻式存储器和晶体管的物理学原理。第5章集中阐述了不同石墨烯基材料的结构及其合成方法、相应材料的性质、优缺点以及这些材料作为生物医学植入物的应用。第6章介绍了二硫化钼和二硫化钨可饱和吸收体在超短脉冲光纤激光器上的应用。第7章内容是对比研究，通过分子模拟和实验，确定石墨烯对沥青黏合剂热力学性能的影响。

本书共分7章。第1章和第2章主要论述可编程逻辑器件、固件和微控制器等数字加密器件的内部结构、加密方法和逆向分析技术。第3章和第4章论述了脱机式逆向分析技术原理和脱机采集数据逻辑逆向综合处理的方法。第5章和第6章主要论述了在线式逆向分析的方法和离散数据逻辑逆向综合处理的方法。第7章论述了直读式提取片内程序代码的方法和代码逆向分析的相关技术。