石墨烯：未來材料寵兒
孫愛民
①想在一秒鐘內(nèi)下載一部高清電影嗎？石墨烯調(diào)制器的問世或許能讓這個(gè)愿望得以實(shí)現(xiàn)。
②美國華裔科學(xué)家張翔教授的研究團(tuán)隊(duì)用石墨烯研制出一款調(diào)制器，這個(gè)只有頭發(fā)絲四百分之一細(xì)的光學(xué)調(diào)制器具備的高速信號(hào)傳輸能力，有望將互聯(lián)網(wǎng)傳輸速度提高一萬倍。
③2004年，英國物理學(xué)家安德烈?海姆和?康斯坦丁諾沃肖洛夫成功地從石墨中分離出石墨烯，憑借“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”，這兩位科學(xué)家共同獲得了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
④石墨烯的發(fā)現(xiàn)，之所以意義重大，是因?yàn)樗鼊?chuàng)造了諸多“紀(jì)錄”。
⑤石墨烯是世上最薄的材料，只有0.34納米厚，十萬層石墨烯疊加起來的厚度大概等于一根頭發(fā)絲的直徑，它比鉆石還堅(jiān)硬，強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍，每100納米距離上可承受的最大壓力竟然達(dá)到了2.9微牛左右，這意味著，如果制成包裝袋，那么它將能承受大約兩噸重的物品。在石墨烯中，電子能夠極為高效地遷移，遷移速率僅為光速的三百分之一，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其在硅、銅等傳統(tǒng)半導(dǎo)體和導(dǎo)體中的速率。石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性能可以提升電極材料的電導(dǎo)率，從而大幅度增加電池的容量。
⑥讓材料學(xué)家更為驚喜的是，石墨烯幾乎完全透光，透光率在97%以上。它在透明電極方面的應(yīng)用會(huì)大幅降低電子設(shè)備的成本，并使其更省電、更清晰。同時(shí)，石墨烯太陽能技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)60%，是現(xiàn)有多晶硅太陽能技術(shù)的2倍，這使太陽能產(chǎn)業(yè)的升級(jí)成為可能。
⑦超輕防彈表，超薄超輕型飛機(jī)、超薄能折疊的手機(jī)、高強(qiáng)度航空材料，高性能儲(chǔ)能和傳感器、超級(jí)電容器，甚至更富想象力的太空電梯，石墨烯眾多的優(yōu)越特性，使越來越多基于石墨烯材料的未來設(shè)備進(jìn)入科學(xué)家的研究視野。可以說，石墨烯是過去十年，乃至未來幾十年，所有材料“明星”中最耀眼的一顆。
15．閱讀選文第③??⑦段，說說文章主要介紹了石墨烯的哪三方面內(nèi)容？（3分）
答：
16.為什么說石墨烯是未來材料的寵兒？（5分）
答：
17.閱讀下面材料，借助上文中的相關(guān)知識(shí)，簡(jiǎn)要分析如何解決鋰電池的容量提升遇到的技術(shù)瓶頸問題。（5分）
【鏈接材料】
當(dāng)前，鋰電池被廣泛應(yīng)用在手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、可穿戴電子設(shè)備、電動(dòng)汽車等眾多產(chǎn)品中。正常使用下，一個(gè)２５００毫安時(shí)的鋰電池往往撐不過一天，因此業(yè)界一直在努力實(shí)現(xiàn)電池容量的突破，但鋰電池的容量提升在目前已經(jīng)遇到技術(shù)瓶頸。
答：
參考答案：
15.①石墨烯的發(fā)現(xiàn) ②石墨烯的優(yōu)越特性 ③石墨烯的應(yīng)用前景(共3分,每個(gè)要點(diǎn)1分)
16.答案要點(diǎn)： 因?yàn)槭┯性S多優(yōu)越的特性：①是世界上最簿的材料。②強(qiáng)度高。③石墨烯中的電子遷移速率高，導(dǎo)電性能強(qiáng)。④幾乎完全透光（透光率高）。⑤石墨烯太陽能技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換效率高。(共5分,每個(gè)要點(diǎn)1分，意思近即可)
17.答案示例：可以把鋰電池的材料改換成石墨烯，因?yàn)槭┚哂袃?yōu)異的導(dǎo)電性能，它可以提升電極材料的電導(dǎo)率，從而大幅度增加電池的容量，因此，可以利用石墨烯的這一特性來解決鋰電池的容量提升遇到的技術(shù)瓶頸問題。（共5分，結(jié)合文章2分，結(jié)合材料2分，語言通順1分）
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