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石墨烯前景如何,有哪些领域可以用到

时间:2024-02-27 01:08:26  来源:http://www.gzrxw.net  作者:admin

一、石墨烯前景如何,有哪些领域可以用到

我国在石墨烯领域的研究水平在国际上具有很强的竞争力,包括石墨烯净水技术在内的一些技术突破正逐渐从实验室走向市场应用。我们相信,与石墨烯有关的新技术、新发明会在不远的将来走进人们的日常生活,给人类带来巨大福音。

2017年,英国和中国的科学家先后利用不同方法,实现了对氧化石墨烯层间距的精确控制,使得体积较小的水分子可以顺利通过,而盐离子则被“堵在门外”。该成果展现了氧化石墨烯在海水淡化领域的巨大潜力。

氧化石墨烯是石墨烯的“孪生弟弟”。自2004年英国物理学家在实验室内用看似不可思议的“撕胶带”的方法,从大块石墨中剥离出科学家曾理论预言不可能稳定存在的单层石墨烯以来,石墨烯这一科学名词已变得家喻户晓。短短十几年,围绕石墨烯的各项研究发展迅猛,并展现出极其广阔的应用前景。

石墨烯是“碳材料家族”中的一员,是由一个个碳原子在平面内按照六边形蜂窝状结构排列形成的一种层状材料。由于其厚度只有一个碳原子的大小,约为0.34纳米,相当于一根头发丝的二十万分之一,是人类迄今为止发现的最薄的材料,石墨烯也被称作是一种二维材料。

正是由于这种特殊的二维原子结构,石墨烯展现出了许多普通三维材料并不具备的奇异性质。单层石墨烯的透光率高达97.7%,肉眼看过去几乎是完全透明的。它有着绝佳的导热性,热传导能力是金刚石的两倍以上。石墨烯的机械强度极大,比钢铁还要强200倍,如果把1平方米的单层石墨烯做成一张吊床,区区0.34纳米的厚度便可以稳稳地承载一只猫。石墨烯还具有十分优良的电学性质,导电性比银和铜还强,载流子迁移率比碳纳米管和硅还高。

基于石墨烯极其优异的物理特性,人们对它的应用寄予厚望。近十年的研究表明,石墨烯在基础研究、高频电子器件、柔性显示、电化学生物传感器、新能源电池、超级电容、导热材料、航空航天等领域有着非凡的应用潜力,被誉为“黑金”和“新材料之王”。

在众多潜在应用中,石墨烯净水技术不仅在原理上具备较高的可行性,在实验室也取得了许多重大突破。众所周知,活性炭作为一种常见的传统污水处理材料,内部有很多疏松的孔隙,具有很强的吸附能力。而石墨烯特殊的层状和孔状结构,使其吸附能力是活性炭的成百上千倍。在此基础上,科学家通过微观调控、修饰与改性,制造出了许多种不同的具有超高效吸附特性的石墨烯基吸附材料,它们不仅能吸附超过自身质量数百倍的污染物,还可以循环使用,大大降低使用成本。可以说,石墨烯在污水处理和海水淡化方面提供了令人惊喜的全新解决方案。

目前,中国石墨烯产业已被列入《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和“中国制造2025”重点发展领域之一。我国在石墨烯领域的研究水平在国际上具有很强的竞争力,包括石墨烯净水技术在内的一些技术突破正逐渐从实验室走向市场应用。我们相信,与石墨烯有关的新技术、新发明会在不远的将来走进人们的日常生活,给人类带来巨大福音。

来源:人民日报

二、石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,是世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料,自2004年发现

B

试题分析:根据题意分析。

A、石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,故石墨烯是单质,正确;

B、石墨烯是由碳原子构成的,不是由分子构成的物质,错误;

C、碳单质充分燃烧,都生成二氧化碳,正确;

D、由石墨具有导电性,可知从石墨材料中剥离出的石墨烯也具有导电性,正确。故选B

点评:熟练掌握碳单质的物理性质和化学性质,是解答本题的关键,只有这样才能对问题做出正确的判断。

三、石墨烯有什么用吗?被应用哪些领域了?

石墨烯有太多优越性,应用面很广,太阳能电池、传感器方面、纳米电子学、高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域具有广泛的应用。

其最大的应用就在半导体领域.不过目前最多的还是在理论方面,有待于深入研究.

石墨烯在电路设计有助于解决热管理问题,这些问题存在于先进的高速高集成密度芯片中.石墨烯电路可实现的调制是必需的,否则无法实现相移键控(phase shift keying)和频移键控(frequency shift keying),这两种技术广泛适用于无线应用领域,如蓝牙、射频识别技术和无线个域网(ZigBee),”莫汉拉姆向《纳米工厂》(Nanowerk)杂志解释说,“对于这样的应用,常规设计所采用的复杂设计技术是基于多重单极晶体管,与此相比,我们研制的放大器有很多优越性,结构简单、寄生性低、高带宽和较低的功耗.已经取得的进步是在石墨烯基质薄膜方面,这种薄膜可用于制备透明和可印刷的电子产品,这样简单的电路具有高性能和现场配置功能,这些都必然带来大规模集成和产业化”.

四、石墨烯是什么

石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,是碳的二维结构。这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米,把20万片薄膜叠加到一起,也只有一根头发丝那么厚。它是2004年由曼彻斯特大学的科斯提亚诺沃谢夫和安德烈盖姆小组首先发现的。石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯在原子尺度上结构非常特殊,必须用相对论量子物理学才能描绘。 石墨烯结构非常稳定,迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。 这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞, 石墨毡石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

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