石墨烯结构图

石墨烯结构图

2021/5/91石墨烯手机2021/5/922021/5/93什么是石墨烯？石墨烯（Graphene）是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(AndreGeim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。并且，石墨烯在自然界也有产出，它体现为高能物理状态下的圈量子的粒子态相。2021/5/94石墨烯的特点石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-8Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯电池或将引领改革：充电10分钟跑1000公里。2021/5/95研究历史石墨烯在实验室中是在2004年，当时，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。因此，两人在2010年获得诺贝尔物理学奖。2021/5/962021/5/97石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜。人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。2021/5/98最新应用

根据美国环保局公布的信息，我们知道特斯拉广受好评的ModelS电动汽车一次充电可以行驶265英里。然而，该公司的CEO伊隆·马斯克上个月在接受媒体采访时表示，“一次充电行驶500英里也是有可能的，而且我们很快就能做到这一点。”特斯拉可能很快就会推出一次充电即可行驶500英里的电动汽车，因为高性能石墨烯电池的研发取得了不错的进展，而这种电池的输出密度是锂离子电池的四倍。尽管特斯拉实现这种高性能石墨烯电池的量产，可能需要数年的时间，但是只要能够做出高性能石墨烯电池，那么电动汽车就没有什么值得挑剔的了。这也意味着，电动汽车离成为主流又更近了一步。2021/5/99石墨烯时代

任正非在接受媒体采访时声称，未来10至20年内会爆发一场技术革命，“我认为这个时代将来最大的颠覆，是石墨烯时代颠覆硅时代”，“现在芯片有极限宽度，硅的极限是七纳米，已经临近边界了，石墨是技术革命前沿”。这里提到的石墨烯。2021/5/910元年到来

中国石墨烯产业技术创新战略联盟率领贝特瑞、正泰集团、常州第六元素、亿阳集团等四家上市公司的代表参加了西班牙的石墨烯会议，并分别与意大利、瑞典代表团签订了深度战略合作协议，为“石墨烯全球并购，中国整合”战略打响了第一枪。此外，2015年3月初全球首批3万部量产石墨烯手机在重庆发布，开启了石墨烯产业化应用的新时代。石墨烯入选“十三五”新材料规划已经基本落定，预计2015年将成为中国石墨烯产业爆发元年2021/5/911石墨烯——改变世界的神奇新材料

一片碳，看似普通，厚度为单个原子，却使两位科学家获得诺贝尔奖．这种全新材料名为“石墨烯”，

石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料，作为电导体，它有着和铜一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好，而且它几乎是完全透明的．利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料．比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池．如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料．因此，其应用前景十分广阔．2021/5/912阅读题1)最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，这是利用石墨烯的

（填选项前的字母）；(2分)

A．透光性好B．硬度大C．导热性好D．导电性强

(2)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发，是因为

；(1分)

(3)石墨烯是目前世上至今发现的最薄、最坚硬的纳米材料．针对这一发现同学们提出了以下几个问题，你认为最有价值且可探究的问题是

（填选项前的字母）．(2分)

A．“石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系？”

B．“如何提取石墨烯这种物质？”

C．“石墨烯在生活中有什么用处？”

D．“石墨烯为什么很薄？”2021/5/913答案（1）C（2）石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管（3）A

试题分析：（1）多层石墨烯制成的交替散热通道，解决了交通信号和电动汽车中使用半导体材料散热的难题，说明石墨烯由很好的导热性．

（2）石墨烯应用于超级计算机的研发，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管．

（3）“石墨烯是一种神奇的物质，是人类至今发现的厚度最薄、强度最高的材料”．石墨烯很薄，硬度很大，决定了它的作用很特殊，因此人们研究“石墨烯的硬度与石墨烯的厚度、面积有什么关系”，很用价值，所以A正确；

因石墨烯材料已经研究并教授获得2010年诺贝尔物理学奖；还知道石墨烯是人类发现的厚度最薄、强度最高的材料因此问题“如何提取石墨烯这种物质？”“石墨烯在生活中有什么用处？”的探究意义不大；所以选项B、C没有探究价值．

我们虽知道石墨烯是人类至今发现强度最高的材料，石墨烯本身很薄强度大，研究为什么薄是没有实际意义的，所以D没有研究价值．2021/5/914石墨烯：未来材料宠儿

孙爱民①想在一秒钟内下载一部高清电影吗？石墨烯调制器的问世或许能让这个愿望得以实现。2021/5/915②美国华裔科学家张翔教授的研究团队用石墨烯研制出一款调制器，这个只有头发丝四百分之一细的光学调制器具备的高速信号传输能力，有望将互联网传输速度提高一万倍。2021/5/916③2004年，英国物理学家安德烈·海姆和·康斯坦丁诺沃肖洛夫成功地从石墨中分离出石墨烯，凭借“在二维石墨烯材料的开创性实验”，这两位科学家共同获得了2010年的诺贝尔物理学奖。2021/5/917④石墨烯的发现，之所以意义重大，是因为它创造了诸多“纪录”。2021/5/918⑤石墨烯是世上最薄的材料，只有0.34纳米厚，十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径，它比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，每100纳米距离上可承受的最大压力竟然达到了2.9微牛左右，这意味着，如果制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，迁移速率仅为光速的三百分之一，远远高出其在硅、铜等传统半导体和导体中的速率。石墨烯优异的导电性能可以提升电极材料的电导率，从而大幅度增加电池的容量。2021/5/919⑤石墨烯是世上最薄的材料，只有0.34纳米厚，十万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径，它比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，每100纳米距离上可承受的最大压力竟然达到了2.9微牛左右，这意味着，如果制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，迁移速率仅为光速的三百分之一，远远高出其在硅、铜等传统半导体和导体中的速率。石墨烯优异的导电性能可以提升电极材料的电导率，从而大幅度增加电池的容量。2021/5/920⑥让材料学家更为惊喜的是，石墨烯几乎完全透光，透光率在97%以上。它在透明电极方面的应用会大幅降低电子设备的成本，并使其更省电、更清晰。同时，石墨烯太阳能技术的光电转换效率高达60%，是现有多晶硅太阳能技术的2倍，这使太阳能产业的升级成为可能。2021/5/921⑦超轻防弹表，超薄超轻型飞机、超薄能折叠的手机、高强度航空材料，高性能储能和传感器、超级电容器，甚至更富想象力的太空电梯，石墨烯众多的优越特性，使越来越多基于石墨烯材料的未来设备进入科学家的研究视野。可以说，石墨烯是过去十年，乃至未来几十年，所有材料“明星”中最耀眼的一颗。2021/5/92217．为什么说石墨烯是未来材料的宠儿？（3分）答：____2021/5/92318．简要概括文章第⑤段介绍了石墨烯的那些特点。(3分)答：____2021/5/92419．试分析第⑥段画线句子使用了什么说明方法，有何表达作用？(3分)答：2021/5/92520．删掉第⑤段加点的“大概”一词好不好？为什么？(3分)答：2021/5/926问题15．阅读选文第③——⑦段，说说文章主要介绍了石墨烯的哪三方面内容？（3分）16.为什么说石墨烯是未来材料的宠儿？（5分）17.阅读下面材料，借助上文中的相关知识，简要分析如何解决锂电池的容量提升遇到的技术瓶颈问题。（5分）【链接材料】当前，锂电池被广泛应用在手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴电子设备、电动汽车等众多产品中。正常使用下，一个２５００毫安时的锂电池往往撑不过一天，因此业界一直在努力实现电池容量的突破，但锂电池的容量提升在目前已经遇到技术瓶颈。2021/5/927答案15.①石墨烯的发现②石墨烯的优越特性③石墨烯的应用前景(共3分,每个要点1分)16.答案要点：因为石墨烯有许多优越的特性：①是