石墨烯改变世界的神奇材料
(说明文)石墨说明文中学作文5篇
石墨说明文中学作文5篇石墨(graphite)是一种矿物名，通常产于变质岩中，是煤或碳质岩石受到区域变质作用或岩浆侵入作用形成。
下面是我整理的石墨说明文，欢送大家阅读分享。
石墨说明文1北京时间2021年12月19日零时，顶尖学术期刊英国自然杂志发布了2021年度影响世界的十大科学人物排行榜，中国22岁的青年学者曹原名列榜首。
曹原发现：当两层平行石墨烯旋转成约1.1°的微妙角度时，就会产生神奇的超导效应。
把平行的两层石墨烯旋转成约1.1°的“魔角〞并不容易，需要很屡次试错，但曹原总是很快就能操作成功。
因此，自然杂志称曹原为“石墨烯驾驭者〞。
石墨烯是什么呢它是一种二维晶体，是目前的最薄、强度最高、导电导热性能最强的新型纳米材料，被称为“黑金〞，是一种有“新材料之王〞之称的奇迹材料。
它看似神秘，实际上，石墨烯一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨大约包含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石墨烯。
它本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。
石墨烯优异的物理性质使它在很多领域展现出巨大的应用潜力。
尽管石墨烯还没有实现大规模的产业化，但是人们对石墨烯的应用前景十分看好。
目前的研发成果显示，石墨烯已广泛应用于多个领域。
(如由于应用广泛，业内预计未来5至10年全球石墨烯产业规模会超过1000亿美元，更有乐观者认为，石墨烯的市场潜在规模在万亿美元以上。
就目前情况来讲，石墨烯市场化的最大阻碍是需求和价格。
石墨烯的未来产业化之路还很长，需要资金的支持和研发人员的开拓创新。
近年来，我国各级政府对石墨烯的重视程度都在日益提高。
随着国家利好政策的不断出台，市场需求的不断增加，石墨烯的应用领域会越来越广阔。
与西方兴旺国家相比，中国对石墨烯的研究起步较晚，但通过科研人员孜孜不倦的努力，相信在不久的将来，石墨烯材料将以其优异的性能及超高的性价比在各个领域大放光荣。
石墨说明文2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。
人教版九年级物理上册第十五章综合素质评价附答案 (1)
人教版九年级物理上册第十五章综合素质评价(B)一、选择题(每题3分，共9分)1．生活中的静电，有的可以利用，有的需要防治，下列选项属于利用静电的是() A．复印时，让硒鼓带电吸引墨粉B．地毯中编织了细小的钢丝C．油罐车的尾部通常拖了一条铁链D．高楼顶部装上避雷针2．如图所示为小灯泡与一节干电池连接的几种方式，其中能使小灯泡发光的是()A．①③B．②③④C．②③D．②④3．如图所示，开关闭合时电流表示数为0.3 A，若通过L1的电流为I1，通过L2的电流为I2，则()A．I1＝I2＝0.3 AB．I1＝0 A；I2＝0.3 AC．I1＝I2＝0.15 AD．I1＝0.3 A；I2＝0 A二、填空题(每空1分，共12分)4．如图甲所示，电流表的读数为________A。
为了选定电流表适合的量程测量，应该先用电流表的大量程“________”一下；某次测量时电流表示数如图乙所示，则测出的电流是________mA。
5．学习了电学知识后，小伟带着问题思考家里面的电现象。
如图是一款迷你台灯扇，小伟发现它的照明和吹风两个功能可以独立实现，台灯扇的灯和电动机在电路中应是________(填“串联”或“并联”)的。
小伟妈妈做饭时，不小心把胡椒粉洒在粗粒盐上了，小伟拿塑料小勺在毛皮上摩擦了几下，然后把小勺靠近胡椒粉，胡椒粉立刻被吸到勺子上，成功将胡椒粉和粗粒盐分开，这利用了带电体__________________的性质。
用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近吸管的一端，吸管被排斥，由此推测吸管的这端带________电。
6．[易错题]很多公共场所都配有手机充电宝，方便人们出行时为手机应急充电。
用充电宝为手机充电时，充电宝相当于________，充电宝充电线的三个插头可为三部不同类型的手机充电，如果三部手机同时充电，那么这三部手机的连接方式是________(填“串联”或“并联”)。
充电时，电流的方向是________(“①既有插头到手机又有手机到插头”或“②只有插头到手机”，填序号)。
石墨烯的奥秘 将石墨一层结构单独拿出就是石墨烯
石墨烯的奥秘什么是石墨烯呢？很简单，石墨烯就是单层的石墨，如果将石墨的一层结构单独拿出来，那就是石墨烯。
———————————————石墨烯就是单层的石墨———————————————在整个宇宙之中，所有的物质都是由不同的元素所构成的，但同一种元素却并非只能构成同一种物质，元素通过不同的结构进行组合就能够形成不同的物质。
以碳元素为例，当一个碳原子周围有四个碳原子，它们以共价键的方式相结合，且周围的四个碳原子与中心的碳原子形成一个正四面体结构的时候，就组成了一种物质，我们叫它钻石。
因为碳原子之间是以很强的共价键结合的，所以钻石的硬度很高，又被称为金刚石。
钻石的硬度很高，但另一个同样由碳原子所组成的物质却十分光滑，它就是石墨。
多正六边形的结构，就组成了一个层，很多层叠在一起就组成了石墨。
在石墨中，同一层的碳原子依靠化学键结合，而层与层之间却没有化学键，它们是依靠原子间的弱碱性电性吸引力结合在一起的，所以同一层碳原子的结合非常牢固，而层与层之间则是可以滑动的，而这种层与层之间的滑动就是石墨光滑特性的根源。
那么什么是石墨烯呢？很简单，石墨烯就是单层的石墨，如果将石墨的一层结构单独拿出来，那就是石墨烯。
石墨烯的发现是在2004年，而在此之前，科学家们一直断定类似于石墨烯的物质是不会存在的，为什么呢？原因很简单，我们身处将石墨一层结构单独拿出就是石墨烯都是三维结构的，像石墨烯这种二维结构的物质不可能存在于三维空间之中。
一张纸是不是二维结构呢？当然不是，纸是三维结构物质，它是立体的，拥有长宽高，只不过高度，也就是厚度很薄而已。
但石墨烯就不同了，它基本上可以说是一种二维结构物质，石墨烯就是单层石墨，它的结构是平面的，厚度为一个原子，那么这一个原子到底有多厚呢？我们知道，纳米这个单位是很小的，一纳米就等于10-9米，而单层石墨的厚度为0.355纳米，很薄很薄，薄得没有办法再薄。
二维结构的物质无法存在于三维空间之中，这是一个常识，但有|封面故事|◎编辑|刘伟鹏固体材料，我们会发现：许多原子排列成规则的、无休止的重复三维结构，只是原子之间没有看不见的结合，它们不是结合在一起，而是固定在一起。
初三物理初中物理苏科版试题答案及解析
初三物理初中物理苏科版试题答案及解析1.按照题目要求作图（1）在图中，画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图（要求保留作图痕迹）。
（2）用笔画线代替导线，把图中的三孔插座及它的保险丝、电灯及控制电灯的开关接到家庭电路上。
（3）如图所示，是一台电子秤的部分工作原理图，它是以电压表指针的偏转程度来显示所称物为定值电阻。
请在体质量的大小，即电压表示数越大，质量越大。
虚线框内R为滑动变阻器，R虚线框中完成该工作电路图。
要求：当滑动触头P在最上端时，称量质量为零，在最下端时达最大称量。
【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）如图所示（2）零线直接连接灯泡的螺旋套，火线进入开关，再进入灯泡顶端的螺旋套．地线直接解三孔插座的上孔，零线直接接三孔插座的左孔，火线首先接保险丝，然后再进入右孔．如图所示串联，电压表测量R两端的电压（3）如图，R与R【考点】力的示意图；杠杆中最小力的问题．；家庭电路图连接；电磁继电器的组成、原理和特点；滑动变阻器的使用；欧姆定律的应用．。
点评：（1）注意找最小的力，应该找最长的力臂．（2）家庭电路中，不但考虑用电器的正常使用，更要考虑使用的安全性．三孔插座的接线原则：左零右火，中间接地．（3）此题中，R起到了保护电路的作用，R相当于滑动变阻器，电压表测量R两端的电压，明确了这些就可顺利解决此题．2.在物理学习过程中，经常需要进行估测．以下估测较为符合实际的是（）A．手托一枚鸡蛋用的力大约是1NB．快速写出汉字“二”用时约为1sC．对人体的安全电压不高于36VD．人爬上一层楼做的功约为1500J【答案】C、D【解析】解：A、一只鸡蛋的质量大约50g，受到的重力约0.5N，所以托起一只鸡蛋的力大约0.5N．此选项不符合实际；B、快速写出汉字“二”用时不到0.5s．此选项不符合实际；C、对人体的安全电压不高于36V，意思是等于或低于36V．此选项符合实际；D、一层楼的高度大约3m，人的体重在500N左右，所以人爬上一层楼做的功约为W=Gh=500N×3m=1500J．此选项符合实际．故选C、D3.塑料尺是同学们常用的学习工具，利用它可以做很多实验．（1）如图所示，用塑料尺测得物体A是cm．（2）用塑料尺先后快拨和慢拨木梳的齿，这是为了研究声音的与频率有关．（3）用与毛皮摩擦过的塑料尺靠近不带电的泡沫小球时，小球会被（选填“吸引”或“排斥”）．（4）塑料尺不容易被拉长，是因为分子间存在．（5）如果让塑料尺从某一高度自由落下，则塑料尺的运动越来越快，这是因为力能（选填“改变”或“维持”）物体的运动状态．【答案】（1）3.5；（2）音调；（3）吸引；（4）引力；（5）改变【解析】（1）此刻度尺的分度值为1cm，起始端从零开始，要估读到分度值的下一位．因此该物体的长度为3.5cm．（2）用塑料尺先后快拨和慢拨木梳的齿，改变了木梳的齿的振动频率，改变了声音的音调．因此是研究声音的音调和振动频率之间的关系；（3）用与毛皮摩擦过的塑料尺带有静电，带电体都有吸引轻小物体的性质，故小球会被吸引；（4）塑料尺不容易被拉长，是因为分子间存在引力；（5）如果让塑料尺从某一高度自由落下，在重力的作用下，塑料尺的运动越来越快，这是因为力能改变物体的运动状态．4.分析以下实验：①比较电流做功的多少采用比较电灯发光的亮度；②研究电磁铁磁性的强弱比较能吸引铁屑的多少；③测滑动摩擦力的大小从匀速拉动的弹簧秤上读得；④在探究焦耳定律电流产生热量的多少时比较温度计示数变化的快慢。
神奇的材料
神奇的材料神奇的材料在现代科技的进步与发展之中，我们常常会惊叹于各种新材料的诞生与应用。
不同于传统的材料，新材料拥有着许多神奇的属性与特点，使得它们被广泛应用于各种领域。
首先，我们不得不提到石墨烯——一种由碳原子构成的二维材料。
石墨烯的发现让科学家们眼前一亮，因为它具有许多令人难以置信的特性。
首先，石墨烯的导电性极佳，甚至超越了传统金属。
其次，石墨烯的强度非常高，远超过钢铁，而且同时具有柔韧性。
此外，石墨烯还具有优异的热导性和光学特性。
基于这些特性，科学家们预测石墨烯将会在电子学、工程、生物医学等领域有着广泛的应用，极有可能改变我们的生活方式。
另一个令人惊叹的材料是超导体。
超导体是指在低温下电阻为零的材料。
科学家们早在20世纪初就发现了超导现象，但当时的超导体只能在极低的温度下才能发挥作用。
然而，随着研究的不断深入，一些高温超导体被发现，远离绝对零度的温度也能够实现超导现象。
高温超导体的发现引起了广大科学家的浓厚兴趣，也为实现能量的高效传输提供了可能。
除了石墨烯和超导体，还有一个有趣的材料是形状记忆合金。
形状记忆合金是一种可以记忆并自动恢复其形状的金属合金。
例如，当形状记忆合金被弯曲或变形时，只需要通过加热或电流作用，它就能够恢复到原来的形状。
这种特性使得形状记忆合金被广泛应用于各种领域，如医学、航天、机械等。
例如，在医学领域，形状记忆合金可以用于制作支架，帮助修复骨折或血管狭窄等。
此外，还有一些材料虽然不太知名，但同样具有神奇的特性。
比如，金属有机框架（MOF）是由金属离子和有机配体构成的多孔材料。
由于其结构特殊，MOF可以具有超大的比表面积，并且可以根据不同的分子尺寸进行选择性吸附。
这使得MOF在气体存储、分离、催化等领域有着广泛的应用潜力。
总的来说，神奇的材料不仅代表着科技的进步，更展示了人类对于自然世界的深入探究与理解。
这些材料的发现与应用使得科学与技术不断进步，为我们带来了更便捷、更高效的生活方式。
人类目前最强功能材料-石墨烯
实验证明
从铅笔石墨中提取的石墨烯，竟然比钻石还坚硬，强 度比世界上最好的钢铁还要高上百倍，这项科学发现 刊登于近期的《科学》杂志，作者是两位哥伦比亚大 学的研究生，来自中国的韦小丁和韩裔李琩钴。
Changgu Lee, et al. Graphene Measurement of th Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Science 321, 385 (2008);
三、石墨烯材料的性质
1、力学性质——比钻石还要硬
数据转换分析：在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每 100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微 牛。 据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的 压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制 取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳 米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将 其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它 将能承受大约两吨重的物品。 打个比方说单层石墨烯的强度，就像把大象的重量 加到一支铅笔上，才能够用这支铅笔刺穿仅像保鲜膜一 样厚度的单层石墨烯。
三、石墨烯特性 ： 电子运输 在发现石墨烯以前，大多数（如果不是所有的话）物理学 家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。 所以，它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验界 都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在，但是单层 石墨烯在实验中被制备出来。这些可能归结于石墨烯在纳米级 别上的微观扭曲。 石墨烯还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导 =2e²/h,6e²/h,10e²/h.... 为量子电导的奇数倍， 且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在 石墨烯里遵守相对论量子力学，没有静质量”。
石墨烯
石墨烯 基本概念
石墨烯 神奇特性
石墨烯 新闻时讯
石墨烯 制备方法
石墨烯 研究进展
G
制造天梯 的材料？
它是已发现强度最高的材料，比钻石还 坚硬，是最好的钢铁强度的100多倍。
八大预言
太空梯
千年虫
太空卫士
通讯卫星
太空核动力
预防地震
大脑备份
人体冷冻术
《天堂的喷泉》讲述了两 千年前，在赤道附近的岛 国塔普罗巴尼发生了一场 血腥的宫廷政变，暴君卡 利达萨借机上台。此人并 不满足于人间的欢乐，他 要在高山之巅建造天国， 向天神挑战，由是诞生了 “天堂的喷泉”。 “天梯”作为一个科学概念，最早是于1895年、、、
1999 年，Rodney S. Ruoff 等将HOPG 上刻 蚀出的石墨柱在硅衬底 上涂抹，得到了厚度小 于10 nm 的石墨片层
Philip Kim 在HOPG 的表面上刻蚀出石墨柱 之后，用精密操作手将其转移到 AFM 的悬 臂上固定好，然后以悬臂上安装的石墨柱为 针 尖 ， 在 SiO2 /Si 衬 底 上 进 行 接 触 模 式 ( Contact Mode) 下的操作。
2008年01月09日 深圳特区报
不得了的石墨烯
美华裔科学家将让网速快万倍 将石墨烯铺展在一个硅波导 管的顶部，建造出了这款能打开 或关闭光束的光调制器(调制器是 控制数据传输速度的关键)，把电 子信号转化成光学信号传输数字 信息。
2011年05月24日 温州都市报
不得了的石墨烯
英将石墨烯聚光能力提高20倍
石墨烯 神奇特性
石墨烯 新闻时讯
石墨烯 矫正型 石墨烯 制备方法 公关沟通 研究进展
石墨烯的制备方法
• HOPG微机械剥离法
石墨烯到底有哪些作用
谈到近年来的新型材料，让人感兴趣的不多，但石墨烯肯定不在此列，其火爆程度令人咋舌。
为何石墨烯如此火爆，难道它真有传说中的那么神奇吗？今天我们就一起来探讨石墨烯的作用到底有哪些方面。
1、石墨烯生物器件。
由于石墨烯的可修改化学功能、大接触面积、原子尺寸厚度、分子闸极结构等等特色，应用于细菌侦测与诊断器件，石墨烯是个很优良的选择。
科学家希望能够发展出一种快速与便宜的快速电子DNA定序科技。
它们认为石墨烯是一种具有这潜能的材料。
基本而言，他们想要用石墨烯制成一个尺寸大约为DNA宽度的纳米洞，让DNA分子游过这纳米洞。
由于DNA的四个碱基（A、C、G、T）会对于石墨烯的电导率有不同的影响，只要测量DNA分子通过时产生的微小电压差异，就可以知道到底是哪一个碱基正在游过纳米洞。
这样，就可以达成目的。
2、单分子气体侦测。
石墨烯独特的二维结构使它在传感器领域具有光明的应用前景。
巨大的表面积使它对周围的环境非常敏感。
即使是一个气体分子吸附或释放都可以检测到。
这类检测可以分为直接检测和间接检测。
通过穿透式电子显微镜可以直接观测到单原子的吸附和释放过程。
通过测量霍尔效应方法可以间接检测单原子的吸附和释放过程。
当一个气体分子被吸附于石墨烯表面时，吸附位置会发生电阻的局域变化。
当然，这种效应也会发生于别种物质，但石墨烯具有高电导率和低噪声的优良品质，能够侦测这微小的电阻变化。
3、作为导热材料或者热界面材料。
2011年, 美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)学者首先报道了垂直排列官能化多层石墨烯三维立体结构在热界面材料中的应用及其超高等效热导率和超低界面热阻。
2021年中考物理模拟试题分类训练——电流与电路2
2021年中考物理模拟试题分类训练——电流与电路1．(2021湖南模拟)如图所示，验电器箔片闭合。
小丽同学用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器的金属球，看到验电器的金属箔片张开。
下列说法正确的是（）A．毛皮摩擦过的橡胶棒带正电B．此过程中，瞬间产生的电流方向是从橡胶棒流向箔片C．此过程中，橡胶棒上的正电荷移动到了箔片上D．金属箔片张开是由于两箔片都带负电荷而互相排斥2．（2021重庆模拟）下列说法不正确的是（）A．摩擦过的塑料尺吸引碎纸屑说明它们带异种电荷B．用试电笔测试插座插孔时氖管发光说明该插孔接通了火线C．只改变直流电动机的电流方向，直流电动机内线圈的转向会发生改变D．“司南之杓，投之于地，其抵指南”是由于受到地磁场的作用3．（2021山西模拟）甲、乙、丙三个轻质泡沫小球用绝缘细线悬挂在铁架台上，它们之间相互作用的场景如图所示，已知丙球与丝绸摩擦过的玻璃棒带同种电荷。
下列判断中正确的是（）A．甲、乙两球均带正电荷B．甲、乙两球均带负电荷C．甲球带正电荷，乙球一定带负电荷D．甲球带正电荷，乙球可能不带电4．（2021青岛模拟）生活在这个丰富多彩的世界，我们对周围的一切都已习以为常。
殊不知，小生活中也有大物理。
生活处处有物理，留心观察皆学问。
下列联系生活实际的解释正确的是（）A．倒入半瓶热水后将热水瓶塞塞紧，瓶塞跳了起来。
原因是瓶内低温气体受热迅速膨胀对瓶塞做功，将内能转化为机械能B．将香皂放入衣柜中可以使衣物取出来后会有一股清香味。
原因是分子不停的做无规则运动C．手机电池不宜直接放在口袋或钱包中，以免引起手机电池鼓肚和爆炸。
原因是硬币、钥匙等金属物体与电池接触时，容易引起电池短路D．卫生间里的照明灯和排气扇可以单独工作互不影响，所以它们的连接方式是串联5．（2021沈阳模拟）如图是某品牌榨汁机，为保障安全，该榨汁机设置了双重开关﹣﹣电源开关S1和安全开关S2．当杯体倒扣在主机上时，S2自动闭合，此时再闭合S1，电动机才能启动，开始榨汁。
广东省深圳市龙文教育2019-2020九年级物理《16.3电阻》状元培优同步训练题(人教版附答案)
2019-2020学年九年级物理《16.3电阻》状元培优同步训练题（人教版附答案）一、选择题1、关于导体的电阻，下列说法正确的是（）A．锰铜线的电阻比铜线的电阻大 B．粗细相同的导线，长的电阻较大C．长短相同的导线，细的电阻较大 D．同样材料制成的长短相同的两条导线，细的电阻较大2、如图所示，用某金属材料制成电阻丝，其阻值大小与下列哪个因素无关A．材料长度B．材料横截面积 C．形状 D．温度3、下列关于电学知识说法正确的是（）A. 验电器的工作原理是异种电荷相互排斥B. 金属靠自由电子导电C. 导体的电阻大小只跟导体的长度、横截面积有关D. 电学中规定正电荷的运动方向为电流的方向4、LED灯是一种高效的节能光源，其核心元件是发光二极管．发光二极管的主要材料是（）A．陶瓷 B．半导体 C．超导体 D．橡胶5、在“探究影响导体电阻大小的因素”的活动中，小明发现实验器材中金属丝只有一根，其他器材足够，下面实验探究活动中他不可能完成的是（）A．探究导体电阻与长度的关系 B．探究导体电阻与横截面积的关系C．探究导体电阻与材料的关系 D．探究导体电阻与温度的关系6、下列因素中，对导体电阻大小有决定作用的是（）A．通过导体的电流 B．导体两端的电压C．导体是否接入电路 D．导体的材料7、当温度降到很低时，某些金属导体如铝在﹣271.76℃以下，铅在﹣265.95℃以下时，电阻就变成了零，这种现象称为超导现象．假如白炽灯的灯丝、电动车内线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是（）A．白炽灯仍能发光且更省电 B．电动机仍能转动且效率更高C．电饭锅仍能煮饭且效率更高 D．电熨斗仍能熨烫衣服且更省电8、用同种材料制成的粗细均匀的某段金属导体，对于其电阻大小下列说法正确的是（）A．当导体两端电压和通过导体的电流为零时，导体的电阻为零B．当导体被均匀拉长至原来的二倍时，他的电阻减小为原来的一半C．电阻是导体本身的一种性质，所以温度无论如何变化，电阻也不可能变为零D．电阻是导体本身的一种性质，与电压和电流无关9、下列关于导体电阻的说法正确的是（）A．长度长的导体，电阻一定大 B．横截面积大的导体，电阻一定小C．导体的电阻由其两端的电压和通过的电流来决定 D．导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积等因素有关10、如图所示，选取一根自动铅笔芯，固定夹子A，夹子B向右移动，下列说法正确的是( ）A.电路中的电阻变大，灯泡变亮B.电路中的电阻变小，灯泡变亮C.电路中的电阻变大，灯泡变暗D.电路中的电阻变小，灯泡变暗11、根据表中所提供的数据，可以确定适宜制作保险丝的是( )在标准大气压下的熔点/℃A.铅B.铜C.铁D.钨12、下列做法中，使电阻丝的电阻变大的是（）A．把电阻丝拉长 B．把电阻丝对折C．把电阻丝剪掉一段 D．把电阻丝绕成螺线管13、用同种材料制成两段长度相等、横截面积不同的圆柱形导体，甲比乙的横截面积大，如图所示．将它们串联在电路中，通过电流的关系是（）A． I A=I B B． U A＜U B C． U A=U B D． R A=R B14、有甲、乙、丙三根同种材料制成的导线，甲和乙导线长为1m，乙导线粗些；甲和丙导线粗细相同，丙导线长为1.5m，则按电阻由大到小排列的三根导线应是（）A．甲、乙、丙 B．丙、乙、甲 C．丙、甲、乙 D．甲、丙、乙15、导体和绝缘体的划分不是绝对的，当条件改变时绝缘体也能变成导体，例如在常温下是很好的绝缘体的玻璃在高温下就变成了导体，为了验证玻璃在加热烧红时也能导电，同学们利用白炽灯，灯丝已断的灯泡玻璃芯，酒精灯、插头、导线若干，设计了如图所示的四种方案，其中合理的是（）A．B． C．二、填空题16、两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d。
(文末附答案)人教版2022年八年级物理第六章质量与密度考点总结
(每日一练)(文末附答案)人教版2022年八年级物理第六章质量与密度考点总结单选题1、密封在钢瓶中的氧气，使用一段时间后，关于瓶内氧气的质量、体积、密度的变化下列说法正确的是（）A．质量变小，体积变大，密度变小B．质量变小，体积变小，密度变大C．质量变小，体积变小，密度不变D．质量变小，体积不变，密度变小2、如图，甲、乙、丙为底面积相等而形状不同的容器，其内分别装有质量相等的汽油、酒精和水，则装水、酒精和汽油的容器依次为（已知ρ水>ρ酒精>ρ汽油）（）A．甲、乙、丙B．丙、乙、甲C．丙、甲、乙D．甲、丙、乙3、用天平测完物体质量后，发现右盘盘底粘有一小块橡皮泥。
下列分析中正确的是（）A．橡皮泥质量较小，对天平的测量不会起什么作用B．若橡皮泥是在调横梁水平前粘上去的，则测量结果会有偏差C．若橡皮泥是在调横梁水平后粘上去的，则测量结果是准确的D．若橡皮泥是在调横梁水平后粘上去的，则测得的质量小于物体的真实质量4、下列有关托盘天平的使用说法正确的是（）A．称量前，应估计被测物体的质量，以免超过量程B．称量前，应调节平衡螺母或移动游码使天平平衡C．称量时，左盘放砝码，右盘放物体D．称量时，向右移动游码，相当于向左盘加砝码5、一个钢瓶内装有密度为6kg/m3的氧气，某次抢救新冠病人用去了其质量的三分之一，钢瓶内剩余氧气的密度为（）A．6kg/m3B．4kg/m3C．3kg/m3D．2kg/m36、下列现象中，物体的质量发生了变化的是（）A．冰块熔化成水B．将泥团捏成小动物C．航天员在太空行走D．一支铅笔用去一半7、将一冰块用细线拴住浸没到酒精中，并保持悬置状态（如图），在冰块熔化后，容器内液面是上升还是下降，台秤的读数是增大还是减小。
（已知冰的密度为0.9×103kg/m3，酒精的密度为0.8×103kg/m3，整个过程中无液体溢出。
（）A．下降、减小B．上升、减小C．下降、增大D．上升、增大多选题8、关于质量和密度，下列说法正确的是（）A．人们常说“铁比木头重”是指铁的密度比木头密度大B．铁的密度是ρ铁=7.9×103kg/m3，表示1 m3的铁的质量是7.9×103kg/m3C．根据密度公式由ρ=m知道，物质的密度与质量成正比，与体积成反比VD．艺术家将一块实心冰块雕刻成一件艺术品的过程中，冰块的质量减小，密度不变9、密度知识与生活的联系非常紧密，下列关于密度的一些说法中正确的是（）A．1 kg 水与1 kg冰的密度相等B．乒乓球不慎被挤瘪但无破损，球内空气的密度变大C．为了减轻质量，比赛用的自行车应该采用硬度大密度小的材料制造D．甲、乙两容器中液体的密度相同，它们一定是同种液体10、关于物质的密度。
2021年中考物理复习专题训练：新材料及应用
中考复习专题训练：新材料及应用一、选择题1.以下不属于超导体材料应用的是〔〕A. 利用超导体材料实现远间隔大功率输电B. 利用超导体材料实现交通工具无摩擦运动C. 利用超导体材料制作电动机线圈，可减少电能损失，进步电能利用率D. 利用超导体材料制成条形码扫描器【答案】D2.在以下有关现象的解释中，正确的选项是〔〕A. 纳米材料颗粒能制造出很多特殊功能的物体，但它并不是分子B. 封闭在容器内的液体很难被压缩，说明分子间仅有排挤力C. 用手捏海绵，海绵的体积变小了，说明分子间有吸引力D. 铅笔笔芯在白纸上划出一条断断续续的细线，说明分子间有空隙【答案】A3.以下关于物质的分类，合理的是〔〕A. 铅笔芯、橡胶、铁是导体B. 塑料、干木棒、陶瓷是绝缘体C. 铁、冰、玻璃是晶体D. 蜡、食盐、水银是非晶体【答案】B4.如下图，几只串联的水果电池提供的电力足够点亮一组发光二极管．以下说法中正确的选项是〔〕A. 图中的水果可能是绝缘体B. 水果电池将电能转化为化学能C. 发光二极管是由半导体材料制成的D. 电流从“﹣〞极经发光二极管流向“+〞极【答案】C5.通常情况下，以下用品中属于绝缘体的是〔〕A. 玻璃杯B. 金属汤勺C. 大地D. 盐水【答案】A6.LED灯是一种新型的高效节能光源，它的核心元件是发光二极管．二极管由以下哪种材料制成〔〕A. 陶瓷材料B. 金属材料C. 半导体材料D. 超导材料7.以下学惯用品中，在通常情况下属于导体的是〔〕A. 塑料刻度尺B. 金属小刀片C. 绘画橡皮D. 物理课本【答案】B8.在超导体研究领域，我国已处于世界先进程度．假设能研制出常温下的超导体，那么可以用它制作〔〕A. 家用保险丝B. 白炽灯泡的灯丝C. 电炉的电阻丝D. 远间隔输电导线【答案】D9.在超导体研究领域．我国获得了令人瞩目的成就，关于超导状态下的超导体，以下说法中错误的选项是〔〕A. 超导体的电阻为零B. 使用超导体制成的导线将降低远间隔输电线中的电能损耗C. 超导体合适制作滑动变阻器中的电阻丝D. 超导体合适制作电动机的线圈【答案】C10.以下关于电学方面的说法，正确的选项是〔〕A. 超导材料可以做电炉丝B. 电动机的原理是电磁感应现象C. 试电笔是用来测量电流大小D. 洗衣机使用三孔插座是为了使洗衣机金属外壳接地的【答案】D11.如下图，亿思达旗下takee手机以“全息显示〞出名全球，全息LED屏幕可合成绚烂唯美3D的画面，并在手机上实现了空中触控，LED屏幕主要利用发光二极管工作的，发光二极管的主要材料是〔〕A. 导体B. 半导体C. 超导体D. 纳米材料【答案】B12.〔2021•昆明〕关于材料、能量、能源的相关知识，以下说法正确的选项是〔〕A. 能量的转移与转化不具有方向性B. 目前世界上的核能发电站是利用核聚变原理建成的C. 太阳能电池是把太阳能转化为机械能D. 纳米材料统指合成材料的根本单元大小在1～100nm范围内的材料13. 以下说法中，正确的选项是〔〕A. 航空器材常采用密度大、强度高的合金材料B. 用光年表示宇宙时间，用纳米量度分子大小C. 卫星通信、挪动通信都是利用电磁波传递信息D. 化石能源、核能、水能、太阳能，都属于不可再生能源【答案】C14.上海世博会园区80%的夜景照明光源采用低碳节能的LED〔发光二极管〕照明技术．制作LED 灯的核心材料是( )A. 导体B. 半导体C. 绝缘体D. 超导体【答案】B15.以下关于生活中新技术及其应用的说法中不正确的选项是〔〕A. 二维码扫描器中的光敏二极管使用的主要是半导材料B. 超导体材料制成白炽灯的灯丝可以进步白炽灯的效率C. 医院做透视检查所用的“X光〞是电磁波D. 洗衣机内筒外表的纳米材料可以抑制细菌生长【答案】B二、填空题16.有的半导体在受到光照时电阻会减小，利用半导体的这种特性制成的元件称________．【答案】光敏电阻17.纳米技术是高新科学技术和工作技术．纳米〔nm〕是________单位，假设一个原子的直径为10nm，合________m．把________个原子一个挨一个地排列起来长度是1mm．【答案】长度；10﹣8；10518.〔2021•苏州〕自然界的一些生物自身能发光，如萤火虫、水母等，这是生物通过自身化学反响将化学能转化为________能的现象．超导材料在超低温的情况下电阻会突然减小为零，如用这种材料制成输电线．将有效降低输电过程中________的损耗．【答案】光；电能19. 如下图，是发光二极管的示意图．当电流从较长的接线脚流入时，发光二极管中有电流通过，使其发光；假如电流从较短接线脚流入，电路处于________〔选填“短路〞或“开路〞〕状态，这说明发光二极管具有________导电性．【答案】开路；单向20. LED液晶电视的发光二极管是由________〔填“导体〞或“半导体〞〕材料制成的．卫星电视的图像信号是由卫星通过________波传送的．只听不看就能判断播音员是否熟悉，这是通过声音的________来识别的．【答案】半导体；电磁；音色21.超导体的应用有非常诱人的前景．假设有一天，科学家研制出室温下的超导材料，那么下面哪一个用电器的效率可大大进步？________ A．白炽灯 B 电风扇 C 电水壶 D 电饭锅理由：________．【答案】B；超导体的电阻为零，用超导材料做电动机的线圈可以减少电能损耗22.从发电站到用电地区，通常都有一段相当长的间隔．要实现远间隔的电能输送，在目前的技术程度下一般采用 ________〔填“高〞或“低〞〕电压输电． ________材料的出现，为我们将来利用其零电阻特性实现远间隔大功率输电提供了可能，并能大大减小 ________损耗．【答案】高；超导；线路上电能23.硅、锗等半导体材料的导电才能比铜、铁等金属的导电才能 ________〔选填“强〞或“弱〞〕．某些物质在温度很低时，电阻变为 ________，这就是超导现象．纳米材料中的“纳米〞是一个 ________单位．【答案】弱；零；长度24.半导体制冷技术是用于电脑元件散热的前沿科技。
石墨烯才是合成材料的未来
石墨烯才是合成材料的未来石墨烯是现在已知存在的材料中最硬最薄的。
石墨烯由碳原子组成，导电和导热的能力比任何其他材料都要强。
并且，石墨烯不仅是世界上最硬的材料，它也是世界上最柔软的材料之一。
石墨烯的厚度只有一个原子那么薄，因此它被称为“神奇材料”。
它的用途十分广泛，它可以改变电力行业，还可以用在弹性设备、过载的量子计算机、电子服装上，甚至用在可以与人体细胞交互的计算机上。
大概在10年前人们就已经发现了石墨烯这种材料，但是它再次获得关注已经是2010年，原因是当时两个来自曼彻斯特大学的物理学家用石墨烯做了一系列的实验并因此获得了诺贝尔奖。
但直到现在科学家们在商业量产石墨烯方面的突破仍然是零。
美国化学学会声称在2012年，科学家发现石墨烯的硬度比钢要强200倍，而且它如此之薄以至于仅仅用1盎司就可以铺满28个足球场。
中国的科学家制作出了一种石墨烯气凝胶，一种从凝胶衍生出来的超轻型材料，质量只有空气的七分之一。
“石墨烯是世界上少有的，集透明，导电和柔软于一体的材料。
”曼彻斯特的做客教授Dr. Aravind Vijayaraghavan说。
“所有这些特质集中在一种材料上是极端罕见的。
”那么我们能用石墨烯来做什么呢？物理学家和研究者们说我们很快就能够制作出比基于硅的电子设备更薄，更快，更便宜的设备，而且还有可能使这些设备清晰而柔软。
另一个基于石墨烯特殊特质的可能性是制作出超长续航能力的电池而且不怕水。
2011年，美国西北大学的研究者们制作出了一种电池，这种电池同时含有石墨烯和硅。
研究者们称，这种电池能使手机续航时间超过一周，而充满电仅仅需要15分钟。
2012年，美国化学学会称在石墨烯方面的研究进步可以使手机之类的触屏电子设备像一张纸一样薄，而且可以叠起来放到口袋里。
Dr. Vijayaraghavan正在利用石墨烯制作一系列传感器(包括气体传感器，生物传感器和光传感器)，而这种传感器将会比现有的小上许多。
石墨烯：改变ICT的神奇材料
石墨烯：改变ICT的神奇材料作者：暂无来源：《新经济导刊》 2014年第7期石墨烯正在成为ICT 产业的下一战场。
掌握石墨烯的开发应用技术，将是ICT 企业未来在电子设备市场竞争的关键文/ 牛禄青有一种新材料，它可以使手机变得更薄可折叠，有望将电子产品带入全新的柔性时代；用其研发的“超级电容器”，其充电速率远高于普通电池，一部iPhone 手机充满电仅需 5 秒钟；利用它制成的光学调制器，可将互联网传输速度提升万倍，一秒钟内下载一部高清电影……这种神奇的材料就是石墨烯。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，即由碳原子以sp2 杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面结构，只有一个碳原子厚度。
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（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov），成功地在实验室用胶带从石墨中剥离出了石墨烯，证实它可以单独存在，两人因“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。
石墨烯的发现及其独特性质激起了全世界的研究热潮，许多专家称之为“改变21 世纪的材料”，并预测“21 世纪将是碳（C）的世纪”。
Andre Geim 教授今年五月在深圳参加2014 石墨烯高峰论坛时表示，现在我们对石墨烯的认识，无论是理论上还是实际应用上，还远远没有达到极限，还有大量的未知概念、机理和技术需要突破，几乎每天都有令人惊奇的新性质和新应用被提出来。
预计三、五年之内，石墨烯会有惊奇的应用。
中科院在发布的《科技发展新态势与面向2020年的战略选择》研究报告中也指出，未来5 ～ 10年世界可能发生22 个重大科技事件，其中包括石墨烯将成为“后硅时代”的新潜力材料。
27 年来首次接受中国媒体采访的华为创始人任正非预言：未来10 ～ 20 年内一定会爆发一场技术革命。
神奇的未来材料_石墨烯的军事用途发展前沿_
— — 石墨烯的军事用途发展前沿 神奇的未来材料 —
最坚硬的纳米材料， 它几乎完全 石墨烯是已知的最薄 、 透明， 质轻且具有良好的柔韧性和超强的导电 、 导热性， 在微 电子、 光电子和新材料等高技术军事领域有巨大的应用潜 能。 欧美等发达国家投入了大量资金， 重点开展石墨烯在超 级计算机、 高灵敏传感器、 便携电子器件和先进防护材料等 FＲP / CM 2016. No. 1
连续纤维增强热塑性塑料 （ CFT） 市场发展前景乐观
美国从事全球市场研究和咨询公司 Lucintel 发布的最新 市场报告显示： 2015 年至 2020 年， 全球连续纤维增强热塑性 塑料市场预计将以 6. 9% 的复合年增长率增长。 航空航天、 汽车工业领域对于轻量化 、 可回收、 环境友好型等材料需求 日益增长是导致该市场增长的主要驱动力 。 在该市场领域， 玻璃纤维和碳纤维是制作连续纤维增强 热塑性 塑 料 中 聚 酰 胺 （ PA ） 、 聚 丙 烯 （ PP ） 、 聚醚酰亚胺 （ PEI） 、 聚苯硫醚（ PPS） 、 聚醚醚酮（ PEEK ） 树脂的增强材料。 Lucintel 预测： 连续纤维增强热塑性塑料（ CFT） 在预测期内因 终端行业不断增长的需求将会展现良好的增长趋势 。 另外 Lucintel 预测： 航空航天领域有望呈现上 在综合研究基础上， 述预测期内的平均增长率 。 至于 CFT 内部市场， 根据价值和交通运输数量来看， 航 空业预计将继续保持全球最大市场价值 。 先进的飞机模型、 航空航天和汽车行业新应用的开发在预测期内预计将刺激 这些细分市场经济的增长 。 据悉： 北美地区对航空航天和汽车行业的高需求和高出 货增长率预计将促使该地区仍旧占据全球 CFT 应用的主导 地位， 此外因 CFT 材料在体育用品、 汽车和工业产品等行业 日益渗透， 预计将促进亚太地区和世界其它地区呈现明显的 增长趋势。 此外报告中进一步表明： 产品的创新和新产品研发有助 于实现材料高刚度和高强度， 促进 CFT 材料的独特性实现商 业化。另外报告建议： 行业相关企业应与客户合作共创双赢 局面， 不仅能增强企业综合实力， 同时也能为最终用户提供 高性能产品。 目前连续纤维增强热塑性塑料的主要供应者有德国西 Fi泰克公司、 荷兰 Tencate 公司、 朗盛公司、 欧文斯科宁公司、 ber Glass Industries 公司以及 Polystrand 公司。（ 来源： 慧聪塑 料网） 更多信息敬请登录中国复合材料（ www．frp．cn） ！
石墨烯：神奇的“新材料之王”
石墨烯：神奇的“新材料之王”作者：佘惠来源：《科学导报》2020年第76期有没有这样一款坚韧的薄膜，它能以一支铅笔尖的承受面，撑住一头大象的重量，而不会被戳破？石墨烯可以做到。
这种神奇的材料究竟是如何“炼成”的——笔者近日走进“首都科学讲堂”，为您一探究竟。
近日，在北京市科协主办、九三学社北京市委特别支持的第667期“首都科学讲堂”上，中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长刘忠范与北京石墨烯研究院副院长、石墨烯器件技术研究部部长魏迪，向公众介绍了石墨烯——这款曾获得2010年诺贝尔奖的明星材料。
1、透明胶带撕出来的诺贝尔奖石墨烯原本就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。
1毫米厚的石墨大约包含300万层石墨烯。
铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹可能就是几层石墨烯——它是由一层碳原子以六角形蜂巢结构周期性紧密堆积构成的二维碳材料。
人们很早就发现了石墨，但直到2004年才发现石墨烯。
这是因为，早在70多年前的理论研究表明，完美的二维结构晶体无法在非绝对零度的环境中稳定存在。
2004年，两位英国科学家用一种非常简单的实验方法突破了原有理论认知。
他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。
不断这样操作，薄片越来越薄，最后得到了仅由一层碳原子构成的薄片——这就是石墨烯。
理论上虽不可能成功，实验中却偏偏被制备出来了。
这个发现立即震撼了科学界，两位发现者共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。
“大家经常讲，石墨烯这个诺贝尔奖是用透明胶带撕出来的。
实际上，我们不能小瞧这么一个简单但重要的发现。
”刘忠范说，对于科学研究来说，像这两位科学家那样勇于探索、大胆尝试极其重要。
石墨烯具有很多神奇性能，因此号称“新材料之王”：它是最薄的材料，因为它仅有一个原子层;它是强度最大的材料，理论上强度比钢强韧200倍;它是导电性最好的材料，电导率是银的1.6倍;它是导热性最好的材料，热导率是铜的13倍。
石墨烯
石墨烯的制备及在化学中的应用石墨烯是最近发现一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。
它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质。
有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一。
由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。
今天我仅就目前石墨烯的结构、制备方法以及在化学领域中的应用作一综述。
碳材料是一种地球上较普遍而特殊的材料, 它可以形成硬度较大的金刚石, 也可以形成较软的石墨. 近20年来, 碳纳米材料一直是科技创新的前沿领域, 1985年发现的富勒烯和1991年发现的碳纳米管(CNT s) 均引起了巨大的反响, 兴起了研究热潮. 2004 年, Manchester大学首次用机械剥离法获得了单层或薄层的新型二维原子晶体———石墨烯. 石墨烯的发现, 充实了碳材料家族,形成了从零维的富勒烯、一维的CNT s、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系. 石墨烯是由碳原子以sp2 杂化连接的单原子层构成的, 其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 其理论厚度仅为0.35nm, 是目前所发现的最薄的二维材料. 石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元, 可以翘曲变成零维的富勒烯,卷曲形成一维的CNT s 或者堆垛成三维的石墨(图1).这种特殊结构蕴含了丰富而奇特的物理现象, 使石墨烯表现出许多优异的物理化学性质, 如石墨烯的强度是已测试材料中最高的, 达130 G Pa , 是钢的100 多倍; 其载流子迁移率达1.5×10 4 cm 2 ·V -1 ·s -1 , 是目前已知的具有最高迁移率的锑化铟材料的 2 倍, 超过商用硅片迁移率的10 倍, 在特定条件下(如低温骤冷等), 其迁移率甚至可高达 2.5×10 5 cm 2 ·V -1 ·s -1 ; 石墨烯的热导率可达5×10 3 W·m -1 ·K -1 , 是金刚石的 3 倍[9] ; 另外, 石墨烯还具有室温量子霍尔效应(Hall effect)及室温铁磁性等特殊性质.1 石墨烯的制备1.1 机械剥离法Manchester 大学的一个研究组2004 年在Science 上发表论文，报道了他们用机械剥离法(mechanical exfoliation)制备得到了最大宽度可达10μm 的石墨烯片(图2). 其方法主要是用氧等离子束在高取向热解石墨(HOPG)表面刻蚀出宽20μm-2mm、深5μm 的槽面, 并将其压制在附有光致抗蚀剂的SiO2 /Si 基底上, 焙烧后, 用透明胶带反复剥离出多余的石墨片, 剩余在Si 晶片上的石墨薄片浸泡于丙酮中, 并在大量的水与丙醇中超声清洗, 去除大多数的较厚片层后得到厚度小于10nm 的片层, 这些薄的片层主要依靠范德华力或毛细作用力与SiO2 紧密结合, 最后在原子力显微镜下挑选出厚度仅有几个单原子层厚的石墨烯片层. 此方法可以得到宽度达微米尺寸的石墨烯片, 但不易得到独立的单原子层厚的石墨烯片, 产率也很低, 因此, 不适合大规模的生产及应用。
蒙稀和石墨烯
蒙稀和石墨烯一、蒙稀：黑暗中的神秘之光在黑暗的夜晚，如果你仔细观察，或许能够发现一种神秘的光芒。
这就是蒙稀，一种具有发光性质的材料。
蒙稀是一种稀土元素，它的特殊性质使得它成为了许多领域的重要材料。
蒙稀最早被发现于18世纪末，当时科学家们发现它能够在黑暗中发出绿色的荧光。
这一神奇的特性引起了人们的极大兴趣，各种研究不断展开。
随着科技的进步，蒙稀的应用领域也越来越广泛。
在照明方面，蒙稀被广泛应用于荧光灯和LED照明中。
它的发光效果稳定，寿命长，能够提供高质量的照明效果。
此外，蒙稀还被用于显示器件、激光器、太阳能电池等领域，为人们的生活带来了便利。
除了照明领域，蒙稀还在医学、冶金、化学等领域发挥着重要作用。
它被用于制备医用荧光剂，帮助医生进行诊断和治疗。
同时，在冶金和化学领域，蒙稀可以作为催化剂，促进化学反应的进行。
二、石墨烯：二维世界的奇迹谈到当今最热门的材料，石墨烯无疑是一个不可忽视的存在。
石墨烯是一种由碳原子组成的二维材料，它的发现被认为是二十一世纪最重要的科学突破之一。
石墨烯的独特之处在于它的结构。
它由一层厚度仅为一个原子的碳原子构成，呈现出网状结构。
这使得石墨烯具有许多惊人的性质。
首先，它的导电性能极佳，是所有已知材料中最好的导体之一。
此外，石墨烯还具有出色的强度和柔韧性，使得它在材料科学领域备受关注。
石墨烯的应用潜力巨大。
在电子学领域，石墨烯可以用于制造更小、更快、更强大的电子器件。
它的高导电性和极薄的特性使得它成为了下一代电子产品的理想材料。
此外，石墨烯还可以应用于能源存储、传感器、光学器件等领域，为科学技术的发展提供了新的可能性。
三、蒙稀与石墨烯的碰撞虽然蒙稀和石墨烯是两种截然不同的材料，但它们在科学研究中却有着共同的价值。
蒙稀的发光性质和石墨烯的导电性能都为科学家们提供了许多新的思路和创新方向。
近年来，科学家们开始探索将蒙稀和石墨烯结合起来的可能性。
他们发现，在蒙稀的表面涂覆一层石墨烯，可以显著提高蒙稀的发光效果。
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非凡的导电性能、超强的强度、极佳的透光特性——
石墨烯改变世界的神奇材料？（走进科技新时代⑥）
本报记者喻思娈
《人民日报》（2013年07月19日20 版）
左图为由石墨烯和碳纳米管制成的超轻材料。
右图为石墨烯在柔性电子上
的应用。
资料图片
石墨烯的结构示意图
2010年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，两位最早发现并揭示石墨烯独特性质的科学家获得当年诺贝尔物理学奖。
石墨烯从此进入大众视野，成为材料家族中光芒四射的新星。
石墨烯不是一种天然存在的材料。
人们常见的石墨是由可以机械剥离的石墨片组成。
由于石墨片层与层之间作用力较弱，当石墨被剥离至单层，仅有一个碳原子的厚度时，这层石墨片就是石墨烯。
它是由碳原子紧密排列而成的蜂窝状结构的二维材料，看上去近似一张六边形网格构成的平面。
在材料大家族中，石墨烯只是个晚辈。
2004年，海姆和诺沃肖洛夫领导的研究小组，将石墨片黏在两片特殊的胶带之间，撕开胶带，石墨片就被减薄，一分为二。
如此反复操作，薄片越来越薄，最终在显微镜下发现了石墨烯。
人们发现，它的厚度只有纳米，一片1毫米厚的石墨片由近300万层石墨烯堆垛而成。
石墨烯的发现及其独特性质刺激了全球研究者的神经，更有人将其称之为“改变21世纪的材料”。
性能超强
石墨烯具有非凡的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极佳的透光特性
石墨烯具有完美的二维平面结构，它蕴含的丰富而新奇物理现象的奥秘就来源于此。
石墨烯拥有完美的对称正六边形结构，非常稳定，而且各个碳原子之间的连接很柔韧，即使受到外力冲击，也可以通过弯曲变形来维持稳定。
这一独特结构使石墨烯几乎集合了世界上众多材料的最优质品质。
据测试，它是迄今为止自然界中最强的二维材料，强度通常为普通钢材料的数十倍。
有人曾测算，一块1平方米
的石墨烯吊床足以承受一只4公斤重的猫，而该吊床的重量仅为毫克，比猫的腮须还轻，肉眼根本看不到。
最让科学界瞩目的，是它超强的导电性能。
中国科学院半导体研究所研究员谭平恒介绍，石墨烯具有独特的线性电子能带结构，其传导电子是无质量的狄拉克费米子。
电子在石墨烯中运动几乎没有阻力，迁移速度极快，是世上已知的电阻率最小的材料。
因为这一特点，石墨烯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。
石墨烯还有优异的室温导热性和透光性。
它的导热性能优于碳纳米管和金刚石，且几乎完全透明，只吸收%的光。
透明、良好的导电特性，使它极适合制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
应用广阔
在电子、航天军工、新能源等领域有广泛的应用潜力，有望引发现代电子科技新革命石墨烯“出道”虽短，但其高强度、高导电性、极轻薄等优势，使产业界迅速嗅到了其在电子、航天军工、生物、新能源、半导体等领域可能的应用潜力。
目前的电子器件工业中，硅是主流的材料，而石墨烯的特性使其有望在很多方面代替硅。
中国科学院物理研究所研究员、中国科学院院士高鸿钧表示，石墨烯在未来电子器件上具有诱人的应用前景，被看作是石墨烯研究最可能突破、实现产业化的领域，成为国际上的研究热点和竞争焦点。
韩国三星公司是石墨烯研究的最大投资者之一。
2010年，韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上，成功制备出电视机大小的纯石墨烯，并用该石墨烯制造了柔性触摸屏。
这是石墨烯在柔性电子应用上的首次成功尝试。
高鸿钧说，三星公司的成果展示了石墨烯在未来柔性电子上广泛应用的可能性，很大程度上影响了当年诺贝尔物理学奖的归属。
在能源领域，石墨烯有望在超级电容器和锂离子电池发展上一展抱负。
超级电容器是一个高效存储和传递能量的体系，而石墨烯拥有大的比表面积、规范的多孔结构、高电导率和热稳定性，使其成为最有潜力的电极材料。
据悉，美国科学家在今年上半年研发出一种以石墨烯技术为基础的“超级电容器”，其充电速率远高于普通电池，一部iPhone手机充满电仅需5秒钟。
而用石墨烯制备的锂离子电池，在增加电极储能的同时，可以减少锂离子的扩散距离，提高锂电池的充放电效率和稳定性。
石墨烯在食品加工等生物领域也有用武之地。
科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损，人们可以利用这一特点做绷带、食品包装等。
产业瓶颈
如何大规模制备高质量、大尺寸、低成本的石墨烯是产业化亟待解决的问题
尽管科学界的石墨烯研究迅速推进，也吸引了投资和关注，但研究者对其产业化仍持谨慎态度。
谭平恒说，有关石墨烯的众多应用研究目前多数还处于实验室阶段，它的神奇性能能否完全在应用上显现，还需科学家进一步分析和测试。
产业界多数企业还处于尝试性探索阶段。
一个重要瓶颈是，产业化所需的高质量、大尺寸、低成本的石墨烯制备方式并不成熟。
诺奖获得者海姆和诺沃肖洛夫得到石墨烯的方式，被称之为微机械剥离法，这一方式至今仍是实验室获取石墨烯进行基础研究的重要手段。
谭平恒说，该方法得到的石墨烯质量高，
但尺寸较小，且极费人工、成本很高。
在石墨烯研究初期，微机械剥离制备的1平方微米石墨烯的价格甚至达到一欧元左右。
其它方法，如化学气相沉积法，虽然可以制备出大面积的石墨烯，但质量仍有待提高，且工艺较为复杂；溶剂剥离法可以实现石墨烯的大批量制备，但含有较多的缺陷。
2009年，高鸿钧团队在金属钌单晶表面获得高质量大面积的单晶石墨烯材料，取得了制备法的重大突破。
但高鸿钧认为，石墨烯并不能取代硅，在某些方面，或许可以取代硅的部分功能。
他说，硅材料发展已有数十年历史，应用成熟，不是一个新材料在短时间内可以替代或超越的。
谭平恒说，上世纪90年代，碳纳米管凭借其优异的光电性能，成为碳纳米材料家族的明星，正是因为其规模化工业应用的困难，一直没能达到人们的期望。
在石墨烯的某些应用中，需要将其转移到合适的衬底上，而与衬底的相互作用可能会造成石墨烯性能的部分改变。
“石墨烯要实现产业化应用，不仅要解决如何制备出高质量和大面积的材料，还需要解决石墨烯在器件集成方面的一些关键问题。
”谭平恒说，当前两者均没有得到很好的解决。
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国外产业化介入较早
我国应用相对薄弱
中国科学院物理研究所研究员、中国科学院院士高鸿钧介绍，对石墨烯的研究，我国起步虽相对较晚，研究跟进却很快。
据统计，我国在国际权威期刊上发表的与石墨烯相关论文已经居世界第一。
“但我们存在两个不足。
首先，虽然研究群体大、成果多，但突出性、原创性成果较少，我们采用他人成熟的方法，始终处于落后位置，重大创新十分有限，因此要在材料制备方法上寻求突破；此外，主要集中在基础研究，产业应用相对薄弱。
”高鸿钧说，欧洲、美国、韩国等国企业介入比较早，成果应用转化也走在世界前列。
据介绍，欧盟委员会今年初宣布，“神奇的材料石墨烯”研究被列入“未来新兴技术旗舰项目”，未来10年内将分别获得10亿欧元的经费。
该旗舰项目的使命，是让石墨烯从实验室走向社会，促进经济增长并创造新就业，吸引了包括海姆和诺沃肖洛夫在内的三位诺贝尔奖获得者，以石墨烯的制备为核心，重点关注在信息通讯技术和交通等领域的应用。
韩国三星公司的研究人员已经制造出由多层石墨烯等材料组成的透明可弯曲显示屏。
2012至2018年间，韩国原知识经济部预计将向石墨烯领域提供亿美元的资助，其中亿美元用于石墨烯技术研发，亿美元用于石墨烯商业化应用研究。
数据显示，2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在亿片，产值超过130亿美元。
到2015年，平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到亿片。
这都为石墨烯的应用提供了诱人前景。
2011年，美国IBM已经研制出了世界首款由石墨烯圆片制成的集成电路，把石墨烯计算机芯片推进了一大步。
高鸿均表示，我国在重视石墨烯基础研究的同时，还需要加强石墨烯的应用基础和产业化研究。
简单重复国外的应用研究，未来可能在专利方面受制于人。
他建议，石墨烯的应用和基础研究应该齐头并进，不可偏废。
在进一步加深对其物理特性深入研究以获得突出原创性成果的同时，也要加强石墨烯产业化探索方面的研究。