Question

【題目】閱讀短文，回答問題．

石墨烯——改變世界的神奇新材料

一片碳，看似普通，厚度為單個(gè)原子，卻使兩位科學(xué)家獲得諾貝爾獎(jiǎng)．這種全新材料名為“石墨烯”， 密度僅為3mg/cm3（空氣的密度為1.29kg/m3）。石墨烯是目前世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，作為電導(dǎo)體，它有著和銅一樣出色的導(dǎo)電性；作為熱導(dǎo)體，它比目前任何其他材料的導(dǎo)熱效果都好，而且它幾乎是完全透明的．利用石墨烯，科學(xué)家能夠研發(fā)一系列具有特殊性質(zhì)的新材料．比如，石墨烯晶體管的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的硅晶體管，因此有希望應(yīng)用于全新超級(jí)計(jì)算機(jī)的研發(fā)；石墨烯還可以用于制造觸摸屏、發(fā)光板，甚至太陽能電池．如果和其他材料混合，石墨烯還可用于制造更耐熱、更結(jié)實(shí)的電導(dǎo)體，從而使新材料更薄、更輕、更富有彈性，從柔性電子產(chǎn)品到智能服裝，從超輕型飛機(jī)材料到防彈衣，甚至未來的太空電梯都可以以石墨烯為原料．因此，其應(yīng)用前景十分廣闊．

（1）這種新材料屬于________（導(dǎo)體/絕緣體）

（2）根據(jù)石墨烯的性質(zhì)，你認(rèn)為石墨烯不適合用來制成__________

A． 高壓輸電線 B． 沖擊鉆的鉆頭

C． 保溫隔熱材料 D． 電飯鍋的鍋膽

（3）最近國外研究人員通過引入由多層石墨烯制成的交替散熱通道，解決了在交通信號(hào)燈和電動(dòng)汽車中使用半導(dǎo)體材料散熱的難題，這是利用石墨烯的___________ 。

A．透光性好 B．硬度大

C．導(dǎo)熱性好 D．導(dǎo)電性強(qiáng)

（4）科學(xué)家造出“石墨烯”的密度比空氣的密度______（大/小）．

（5）石墨烯有希望應(yīng)用于全新超級(jí)計(jì)算機(jī)的研發(fā)，是因?yàn)?/span> __________；

（6）石墨烯是目前世上至今發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅(jiān)硬的納米材料．針對(duì)這一發(fā)現(xiàn)同學(xué)們提出了以下幾個(gè)問題，你認(rèn)為最有價(jià)值且可探究的問題是______（填選項(xiàng)前的字母）．

A．石墨烯的硬度與石墨烯的厚度、面積有什么關(guān)系？

B．如何提取石墨烯這種物質(zhì)？

C．石墨烯在生活中有什么用處？

D．石墨烯為什么很薄？

（7）因研究石墨烯而獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)之后，安德烈·海姆進(jìn)而研究氧化石墨烯薄膜并獲得新進(jìn)展．為探究氧化石墨烯薄膜的物理特性，他進(jìn)行了這樣一組實(shí)驗(yàn)，如圖：

①將氧化石墨烯薄膜覆蓋在有刻度的空燒杯口上，測得總質(zhì)量m1；

②將薄膜揭開，向燒杯內(nèi)倒入酒精與水的混合物，蓋緊薄膜，測得其總質(zhì)量m2；

③一個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)薄膜覆蓋緊密完好，燒杯內(nèi)液體體積明顯減小，測得此時(shí)總質(zhì)量m3；

④以后，燒杯內(nèi)液體體積保持不變．已知ρ酒精=0.8×103 kg/m3，問：

(1)一個(gè)月后，燒杯內(nèi)剩余的液體密度是________；是何種物質(zhì)______。

(2)實(shí)驗(yàn)說明氧化石墨烯薄膜具有怎樣的物理特性？（寫出兩點(diǎn)即可）

①________________________；②___________________________。

Answer 1

【答案】 導(dǎo)體 C C 大 傳輸速度大 A 0.8 g/cm3 酒精 較好的透水性 較好的密封性

【解析】（1）石墨烯和銅一樣具有出色的導(dǎo)電性，所以石墨烯是導(dǎo)體．

（2）因?yàn)樽鳛闊釋?dǎo)體，石墨烯比目前任何其他材料的導(dǎo)熱效果都好，所以石墨烯不適合用來制成保溫隔熱材料.

（3）多層石墨烯制成的交替散熱通道，解決了交通信號(hào)和電動(dòng)汽車中使用半導(dǎo)體材料散熱的難題，說明石墨烯由很好的導(dǎo)熱性，故選C.
（4）石墨烯是一種超輕材料，這里的“輕”是指石墨稀的密度小.
（5）石墨烯應(yīng)用于超級(jí)計(jì)算機(jī)的研發(fā)，石墨烯晶體管的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前的硅晶體管.
（6）石墨烯很薄，硬度很大，決定了它的作用很特殊，因此人們研究“石墨烯的硬度與石墨烯的厚度、面積有什么關(guān)系”很用價(jià)值且可探究，故A正確.

因石墨烯材料已經(jīng)研究并教授獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；還知道石墨烯是人類發(fā)現(xiàn)的厚度最薄、強(qiáng)度最高的材料因此問題“如何提取石墨烯這種物質(zhì)？”“石墨烯在生活中有什么用處？”的探究意義不大，故BC錯(cuò)誤.

我們已經(jīng)知道石墨烯本身很薄，強(qiáng)度很大，再研究為什么薄是沒有實(shí)際意義的，故D錯(cuò)誤.
（7）由圖可知，剩余液體的體積：V=14cm3，質(zhì)量：，
液體的密度：. 由此可知，燒杯內(nèi)剩余液體是酒精.
已知密封的是水和酒精的混合物，一個(gè)月后，液體體積明顯減小，計(jì)算結(jié)果表明，剩余液體都是酒精，據(jù)此可以得到：
①氧化石墨烯薄膜具有較好的透水性，燒杯內(nèi)部的水全部蒸發(fā).

②氧化石墨烯薄膜具有良好的密封性.