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材料: 石墨烯是从石墨材料中剥离出来的,它由碳原子组成,并且只有一层原子的厚度,是一种二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.盖姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理
材料: 石墨烯是从石墨材料中剥离出来的,它由碳原子组成,并且只有一层原子的厚度,是一种二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.盖姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理
admin
2021-10-19
28
问题
材料:
石墨烯是从石墨材料中剥离出来的,它由碳原子组成,并且只有一层原子的厚度,是一种二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.盖姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义,它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可以通过实验来验证,例如电子无视障碍、实现幽灵一般的穿越。但更令人感兴趣的,是它那许多“极端”的物理性质。
作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。
石墨烯是目前世界上最薄、最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有良好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,它本身质量不足1毫克,却可以承受一只猫的重量。
难以想象的是,石墨本身几乎是最软的矿物质(莫氏硬度只有1~2级),“切”成一个碳原子厚度的薄片时,“性格”会发生如此之大的变化,石墨烯的硬度比莫氏硬度10级的金刚石还要高,却又有很好的韧性,可以弯曲。
因为只有一层原子,电子的运动被限制在一个平面上,石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最好的材料,电子在其中的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。据相关专家分析,用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
另外,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收23%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
(选自凤凰网《新材料之王——石墨烯》,有删改)
问题:
(1)请结合文本第1、2段,简要概括“石墨烯”的含义。
(2)石墨烯有怎样的物理特性?请结合文本,简要概括。
选项
答案
(1)石墨烯是本来就存在于自然界的,从石墨材料中剥离出来的,由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。 (2)石墨烯是目前世界上最薄、最坚硬、导电导热性最强的一种新型纳米材料。 ①石墨烯是目前世界上最薄、最强韧的材料,具有良好的弹性。 ②石墨烯的硬度极高,却又具有很好的韧性。 ③石墨烯是世界上导电性最好的材料,电子在石墨烯中的运动速度远远超过其在一般导体中的运动速度。 ④石墨烯几乎是完全透明的,但它又非常致密,即使是最小的气体原子也无法穿透。
解析
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