前言 我国拥有极其丰富的天然石墨资源，储量约占全球40%以上。天然石墨是碳材料的重要组成部分，具有热膨胀系数小、导热系数大、耐高温、导电性、超高润滑性、可塑性、高的化学稳定性以及优良的抗热震性等特点。经过改性加工的石墨，可应用于电子、信息、新能源、环保、航天航空等产业。石墨烯的新发现又为新型石墨材料的研发提供了新的技术路线，预计未来10年整个碳材料领域和天然石墨产业的发展会有一个新的飞跃。 天然石墨的深加工或改性是指用物理或化学方法，使石墨获得新的结构、纯度、形貌，从而使其具有新的性能和功能的系列方法。在这些方法或技术中，石墨层间化合物技术最为关键。利用石墨层间化合物种类的多样性及插层／脱插过程的可控性，可以获得多种具有不同特殊功能的石墨基新材料，如膨胀石墨和柔性石墨等。另外，通过对石墨粉体粒径的控制、粉体颗粒的球形化及颗粒表面包覆形成核壳结构等，可以改变石墨粉体颗粒的表面状态、粒径、形貌及结构，进而获得新的功能材料，如锂离子电池用负极材料等。还可以通过插层氧化剥离工艺或低温负压工艺进行石墨烯的制备。可以说，天然石墨的改性技术是提高碳材料科学研究水平和推动我国石墨材料产业健康发展的关键所在。 本书是作者及所在团队30多年来在天然石墨的改性与应用技术方面进行的科研工作的基础上撰写的，力求系统地阐述天然石墨资源的现状、石墨层间化合物插层技术、膨胀石墨和柔性石墨的酸化技术、膨化与压延工艺、石墨增强技术、低硫技术和流延成型等技术，讨论石墨烯制备的插层氧化剥离工艺和低温负压工艺、天然石墨在锂离子电池中的应用技术、微晶石墨制备各向同性石墨的技术，介绍石墨改性产品在吸油及环保、隐身屏蔽、热管理工程、燃料电池双极板及核反应堆中的应用。为确保论述的全面和完整，还尽可能地展示了国内外其他学者所做的贡献。 在本书撰写过程中，我首先想到的是引领我进入天然石墨材料领域的刘秀瀛教授，1988—1992年我们率先发明了阳极氧化法制备可膨胀石墨的技术并在河北南宫华凤石墨公司进行了中试和生产，该产品已出口美国且供不应求，课题组因此获得了1993年国家技术发明奖三等奖。课题组的沈万慈教授、顾家琳教授、黄正宏教授、王正德博士多年来一直通力合作，从国家“八五计划”开始坚持致力于天然石墨的深加工研究，承担了多项国家科技攻关任务和国家自然科学基金课题。在香港科技大学学习期间，自己继续专注于石墨层间化合物的合成、表征及应用研究，得到了导师冷扬教授和张统一教授的大力支持和悉心指导，尽管他们当时的研究领域并不是碳材料，但是考虑到我的专业知识积累，他们无条件地鼓励我在此方向开展深入研究，在Carbon等期刊上发表了多篇论文。1997年获得博士学位后，我在日本北海道大学稻垣道夫教授的研究组开始从事博士后研究，探索膨胀石墨吸附重油的应用技术，自此和稻垣教授建立并保持了20多年的合作关系，双方频繁互访并合作撰写学术著作和发表论文。课题组从1997年开始，在邱新平教授的指导下，率先开展天然石墨应用于锂离子电池负极的研究，博士生邹麟重点解决了鳞片石墨负极材料的循环寿命和快充问题，该项目后来和宁德时代等电池厂家合作完成，并实现了产业化应用。2000年，在国家“十五攻关计划”支持下，我们将天然石墨制备纳米石墨片技术在内蒙古包头晶元石墨公司投入产业化，该技术以开发高导电添加剂产品为主，有非常好的市场，为此我们获得了2006年中国建材科技发明奖一等奖。2004年，英国曼彻斯特大学盖姆教授等人发现石墨烯后，石墨烯研发风起云涌。自己开始和天津大学杨全红教授合作，课题组的李宝华教授、黄正宏教授、吕伟博士、贺艳兵博士等共同参与石墨烯的制备及其在锂离子电池中的应用研究，我们先后和内蒙古瑞盛、东莞鸿纳、深圳翔丰化等公司合作，经过多年努力实现了产业化，我们的研究成果“锂离子电池用石墨和石墨烯材料”因此获得了2017年国家技术发明奖二等奖，这是团队成员历经20多年潜心研究和产学研合作的结果。在研究过程中，博士研究生杜鸿达和周绍鑫对天然石墨制备的高导热材料做了非常细致的分析；博士研究生申克从研究生到博士后，坚持对天然微晶石墨进行详细深入的探索，在制备各向同性石墨材料方面取得了很好的成绩。在此，我谨对上述提到的师生还有众多无法一一提及的同事和研究生表示衷心的感谢，我还要感谢多年来一道进行产学研合作的各家企业的管理者和技术人员，没有大家坚持不懈的共同努力，就不会有上述成果，也不会有这本书。 在本书的撰写过程中，我还有幸得到国内外许多同行的支持和帮助，陈玉琴老师在资料的收集、整理和编写方面发挥了重要作用；在讨论书稿大纲和确定编写内容方面，中国科学院金属研究所的成会明院士、北京化工大学的邱介山教授、天津大学的杨全红教授，还有科技部及国家自然科学基金管理委员会的专家等均提出了很有价值的意见。在此，谨对这些同行和专家表达诚挚的谢意！ 尽管本书力求反映碳材料研究的最新进展，包括碳石墨材料在环保和储能方面日新月异的应用等，但因为水平和精力有限，书中难免会有一些遗漏和错讹，敬请读者批评指正。 康飞宇2021年8月于北京清华园

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