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生而不凡——新材料之王石墨烯阅读附答案
2022-08-13

生而不凡——新材料之王石墨烯

手机充电只需几秒钟?史上最薄电灯泡?光驱动飞行器?关于石墨烯非凡应用的新闻不断出现在人们的视野当中,似乎石墨烯已经成为了无所不能的超级材料。石墨烯是什么?到底有什么特性让它备受推崇?

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”性质的物理性质。

作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能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。”

石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,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,本身重量不足1毫克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,但却又有很好的韧性,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2.3%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。

石墨烯具有很强的化学敏感性,可以制成高效探测器等。涂有石墨烯的传感器可以检测到含有用于炸药、氨等化学物质的低浓度的蒸汽。

石墨烯的这些特性注定要给诸多产业带来翻天覆地的变化。虽然现在仍有制备上的困难和成本限制等问题,但已经有一些优秀研究成果问世,展现了极佳的研发前景。

(来源:凤凰网,2015-06-29 ,有删改 )

12.第一段连用好几个问句,有何作用?(3分)

13.下列加点词语能否删去?为什么?(4分)

① 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)。

② 虽然现在仍有制备上的困难和成本限制等问题,但已经有一些优秀研究成果问世,展现了极佳的研发前景。

14.请根据文意,给“石墨烯”下一个定义。(3分)

15.请根据文中的描述,以石墨烯为原材料,合理想象并设计一种产品,要求能充分凸显出石墨烯的非凡作用,并附有简要产品说明。(4分)

12.通过几个问句,写出了关于石墨烯的各种非凡应用,引出下文对石墨烯相关内容的介绍,激发读者的阅读兴趣。(3分)

13.①不能删去。“几乎”表示绝大部分,若删去,句子就变成“石墨本身就是最软的矿物质”,太过绝对,与原意不符,体现了说明文语言的准确性。(2分)

②不能删去。“现在”限定了时间范围,若删去,句子就变成“会一直有制备上的困难和成本限制等问题”,与原意不符,体现了说明文语言的准确性。(2分 )

14.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。(3分)

15.能根据文意,自圆其说即可。(共4分,产品2分,产品说明2分。)

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