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《石墨烯:未来材料宠儿》阅读附答案

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。

②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。

③2004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。

④石墨烯的发现,之所以意义重大,是因为它创造了诸多“纪录”。

⑤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。

⑥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。

⑦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。

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)

答:

16.为什么说石墨烯是未来材料的宠儿?(5分)

答:

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。

答:

参考答案:

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是世界上最簿的材料。②强度高。③石墨烯中的电子迁移速率高,导电性能强。④几乎完全透光(透光率高)。⑤石墨烯太阳能技术的光电转换效率高。(共5分,每个要点1分,意思近即可)

17.答案示例:可以把锂电池的材料改换成石墨烯,因为石墨烯具有优异的导电性能,它可以提升电极材料的电导率,从而大幅度增加电池的容量,因此,可以利用石墨烯的这一特性来解决锂电池的容量提升遇到的技术瓶颈问题。(共5分,结合文章2分,结合材料2分,语言通顺1分)