石墨烯——改变世界的神奇新材料。一片碳,看似普通,百度为单个原子,却使两位科学家获得诺贝尔奖。这种全新材料名为“石墨烯”,石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料,作为电导体,它有着和铜一样出色的导电性;作为热导体,它比目前任何其他材料的导热效果都好,而且它几乎是完全透明的。利用石墨烯,科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如,石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管,因此有希望应用于全新超级计算机的研发;石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板,甚至太阳能电池。如果和其他材料混合,石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体,从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性,从柔性电子产品到智能服装,从超较型飞机材料到防弹衣,甚至未来的太空电梯都可以以石娜为原料。因此,其应用前日景十分广阔。
(1)石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料,1nm=10-7cm=______ m;
(2)最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道,解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题,这是利用石墨烯的______ (选填“A”或“B”、“C”、“D”);
A.透光性好 B.硬度大 C.导热性好 D.导电性强
(3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发,是因为______ ;
(4)通过阅读我们了解到石墨烯应用前景十分广阔,请举一例说明______ 。
(1)石墨烯是目前世上最薄、最坚硬的纳米材料,1nm=10-7cm=
(2)最近国外研究人员通过引入由多层石墨烯制成的交替散热通道,解决了在交通信号灯和电动汽车中使用半导体材料散热的难题,这是利用石墨烯的
A.透光性好 B.硬度大 C.导热性好 D.导电性强
(3)石墨烯有希望应用于全新超级计算机的研发,是因为
(4)通过阅读我们了解到石墨烯应用前景十分广阔,请举一例说明
更新时间:2021-03-23 14:07:26
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【推荐1】阅读短文,回答问题。
“人造太阳”非常复杂,要让上亿摄氏度的高温与零下269摄氏度的低温1米内共存,上万个零部件,只要有一点点瑕疵,实验可能就会失败。“超高温”与“超低温”共存,“超强磁场”与“超大电流”并行,要在地球上造出“人造太阳”,必须要有性能极其特殊的材料承载。产生核聚变反应需要几千万摄氏度乃至上亿摄氏度的高温,常规材料无法承受这么高的温度。上亿摄氏度的一团火球,碰到什么烧什么,一个可行方案是用磁力将其约束在“磁笼子”里。“人造太阳”的腔体器壁材料是另一个难点,虽然有强磁场约束,但仍然会有一些“不听话”的高温等离子体逃逸,打在器壁上造成损伤。自主研发的钨铜合金材料,热负荷能力提升到每平方米20兆瓦,可以完美解决这个问题。
(1)人造太阳产生能量的方式是核___________ 变;实现“超强磁场”和“超大电流”最理想的导体材料是___________ (选填“超导体”、“半导体”或“绝缘体”);
(2)“人造太阳”的腔体器壁上使用的钨铜合金材料除了耐高压这种性能外,还应具有___________ 的特点;
(3)我国“人造太阳”如果能长期稳定运行,在日常生产生活中有哪些应用?___________ 。
人造太阳
2023年4月12日21时,中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),在稳态高约束模式下,等离子体成功稳定运行403秒,刷新2017年101秒的世界纪录。“人造太阳”非常复杂,要让上亿摄氏度的高温与零下269摄氏度的低温1米内共存,上万个零部件,只要有一点点瑕疵,实验可能就会失败。“超高温”与“超低温”共存,“超强磁场”与“超大电流”并行,要在地球上造出“人造太阳”,必须要有性能极其特殊的材料承载。产生核聚变反应需要几千万摄氏度乃至上亿摄氏度的高温,常规材料无法承受这么高的温度。上亿摄氏度的一团火球,碰到什么烧什么,一个可行方案是用磁力将其约束在“磁笼子”里。“人造太阳”的腔体器壁材料是另一个难点,虽然有强磁场约束,但仍然会有一些“不听话”的高温等离子体逃逸,打在器壁上造成损伤。自主研发的钨铜合金材料,热负荷能力提升到每平方米20兆瓦,可以完美解决这个问题。
(1)人造太阳产生能量的方式是核
(2)“人造太阳”的腔体器壁上使用的钨铜合金材料除了耐高压这种性能外,还应具有
(3)我国“人造太阳”如果能长期稳定运行,在日常生产生活中有哪些应用?
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【推荐2】请阅读纳米材料并回答问题。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1~100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,物质的尺度加工到1~100nm,它的物理性质或者化学性能与较大尺度时相比,会发生变化。
纳米材料在声、光、电、磁、热、力学等性能呈现出“新奇”的现象。随着颗粒尺寸变小,在一定条件下会引起颗粒性质改变。由此引起的宏观物理性质的变化称为“小尺寸效应”。纳米材料小尺寸效应主要表面在如下方面:
(1)特殊光学性质:所有金属在纳米状态时都呈现黑色。尺寸越小颜色越黑,银白色的铂变成铂黑,金属铬变成铬黑。金属超微颗粒对光的反射率很低,通常低于1%,约几微米厚度就能完全消光。利用此特性可制造高效率光热、光电转换材料,以很高效率将太阳能转变为热能、电能。
(2)特殊热学性质:通常晶体具有固定的熔点,当晶体达到纳米尺寸时却截然不同。例如:金的熔点为1064℃,而直径为10nm的金粉熔点降低到940℃,直径为5nm的金粉熔点降低到830℃。此特性可应用于粉末冶金工业。
(3)特殊电学、磁学性质:纳米材料的导电性有所改变。例如:铜颗粒达到纳米尺寸就变得不能导电;通常绝缘的二氧化硅颗粒在20nm时却开始导电。此外,纳米材料呈现出超顺磁性,科学家发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的超磁细菌等生物体中都存在超微磁性颗粒,使这类生物在地磁场导航下能辨别方向,具有回归本领。
(4)特殊力学性质:研究表明,人的牙齿具有高强度,是因为它由磷酸钙等纳米材料构成。纳米金属要比传统金属硬3~5倍。金属陶瓷复合纳米材料不但强度更高、硬度更强、而且韧性更好、寿命更长。
纳米材料小尺寸效应还表现在超导电性,介电性能、声学特性以及化学性能等方面。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和设备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。
请根据上述材料和你学过的物理知识,完成下列问题。
(1)纳米级金属颗粒的熔点____ 同种金属的熔点;选填(“高于”“等于”或“低于”)
(2)图所示是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随使用时间变化的曲线,其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线_______ (填字母);
(3)铜颗粒达到纳米尺寸就可以变成_______ ;(选填:“能导电”或“不能导电”)
(4)金属陶瓷复合纳米材料强度高且韧性好,请对此种材料提出一项可以应用于人体的设想:_______ 。
纳米材料
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1~100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,物质的尺度加工到1~100nm,它的物理性质或者化学性能与较大尺度时相比,会发生变化。
纳米材料在声、光、电、磁、热、力学等性能呈现出“新奇”的现象。随着颗粒尺寸变小,在一定条件下会引起颗粒性质改变。由此引起的宏观物理性质的变化称为“小尺寸效应”。纳米材料小尺寸效应主要表面在如下方面:
(1)特殊光学性质:所有金属在纳米状态时都呈现黑色。尺寸越小颜色越黑,银白色的铂变成铂黑,金属铬变成铬黑。金属超微颗粒对光的反射率很低,通常低于1%,约几微米厚度就能完全消光。利用此特性可制造高效率光热、光电转换材料,以很高效率将太阳能转变为热能、电能。
(2)特殊热学性质:通常晶体具有固定的熔点,当晶体达到纳米尺寸时却截然不同。例如:金的熔点为1064℃,而直径为10nm的金粉熔点降低到940℃,直径为5nm的金粉熔点降低到830℃。此特性可应用于粉末冶金工业。
(3)特殊电学、磁学性质:纳米材料的导电性有所改变。例如:铜颗粒达到纳米尺寸就变得不能导电;通常绝缘的二氧化硅颗粒在20nm时却开始导电。此外,纳米材料呈现出超顺磁性,科学家发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的超磁细菌等生物体中都存在超微磁性颗粒,使这类生物在地磁场导航下能辨别方向,具有回归本领。
(4)特殊力学性质:研究表明,人的牙齿具有高强度,是因为它由磷酸钙等纳米材料构成。纳米金属要比传统金属硬3~5倍。金属陶瓷复合纳米材料不但强度更高、硬度更强、而且韧性更好、寿命更长。
纳米材料小尺寸效应还表现在超导电性,介电性能、声学特性以及化学性能等方面。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和设备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。
请根据上述材料和你学过的物理知识,完成下列问题。
(1)纳米级金属颗粒的熔点
(2)图所示是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随使用时间变化的曲线,其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线
(3)铜颗粒达到纳米尺寸就可以变成
(4)金属陶瓷复合纳米材料强度高且韧性好,请对此种材料提出一项可以应用于人体的设想:
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【推荐3】阅读短文,回答问题。
石墨烯以其优异的导热性和导电性引领黑科技革命,被誉为“新材料之王”。作为传热导体,比目前任何材料的导热效果都好。如果和其他材料混合,可用于制造更耐热、更结实的电导体,从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性,从柔性电子产品到智能服装,从超轻型飞机材料到防弹衣,甚至未来的太空服装,都可以以石墨烯为原料。目前流行的取暖壁画画框中的填充物就是石墨烯。通电后能使壁画表面温度在几秒内达到90℃,使所在空间迅速升温暖起来。具有使用寿命长、保温持久等优势,并且安全系数高,具有独特的温控保护装置(温度达到设定温度可自动切断电源)。
(1)被誉为“新材料之王”的石墨烯以其优异的导热性和________ 性引领黑科技革命。
(2)石墨烯和其他材料混合使其更具有了独特的性能,可用于制造________ (说出一点即可),目前流行的壁画画框取暖相比传统采暖方式,更节能环保。除此之外,请在文中找出它的另一处优势:________ 。
(3)根据石墨烯特点,你认为不能用来制作________ (选填选项前字母)。
A.保温隔热材料 B.高压输电线
科技创造未来
——新材料之王:石墨烯
石墨烯以其优异的导热性和导电性引领黑科技革命,被誉为“新材料之王”。作为传热导体,比目前任何材料的导热效果都好。如果和其他材料混合,可用于制造更耐热、更结实的电导体,从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性,从柔性电子产品到智能服装,从超轻型飞机材料到防弹衣,甚至未来的太空服装,都可以以石墨烯为原料。目前流行的取暖壁画画框中的填充物就是石墨烯。通电后能使壁画表面温度在几秒内达到90℃,使所在空间迅速升温暖起来。具有使用寿命长、保温持久等优势,并且安全系数高,具有独特的温控保护装置(温度达到设定温度可自动切断电源)。
(1)被誉为“新材料之王”的石墨烯以其优异的导热性和
(2)石墨烯和其他材料混合使其更具有了独特的性能,可用于制造
(3)根据石墨烯特点,你认为不能用来制作
A.保温隔热材料 B.高压输电线
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【推荐1】阅读以下材料完成试题
碳纳米管是一种具有特殊结构的材料。碳纳米管具有良好的力学性能。它的硬度与金刚石相当,却拥有良好的柔韧性,可以拉伸。碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍,质量却只有后者的。碳纳米管因而被称为“超级纤维”。
研究人员曾将碳纳米管置于巨大的水压下(相当于水下1×104m深处的压强),由于巨大的压力,碳纳米管被压扁。撤去压力后,碳纳米管像弹簧一样立即恢复了原状,表现出良好的韧性。这启示人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧,用在汽车、火车上作为减震装置,能够大大减轻重量。
由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有很好的电学性能。碳纳米管表现出良好的导电性,导电能力通常可达铜的1万倍。
碳纳米管具有良好的传热性能,由于具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的热传导材料。
(1)跟铜相比,碳纳米管的导电能力更______ ;
(2)通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的______ 材料。
碳纳米管
碳纳米管是一种具有特殊结构的材料。碳纳米管具有良好的力学性能。它的硬度与金刚石相当,却拥有良好的柔韧性,可以拉伸。碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍,质量却只有后者的。碳纳米管因而被称为“超级纤维”。
研究人员曾将碳纳米管置于巨大的水压下(相当于水下1×104m深处的压强),由于巨大的压力,碳纳米管被压扁。撤去压力后,碳纳米管像弹簧一样立即恢复了原状,表现出良好的韧性。这启示人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧,用在汽车、火车上作为减震装置,能够大大减轻重量。
由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同,所以具有很好的电学性能。碳纳米管表现出良好的导电性,导电能力通常可达铜的1万倍。
碳纳米管具有良好的传热性能,由于具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的热传导材料。
(1)跟铜相比,碳纳米管的导电能力更
(2)通过合适的取向,碳纳米管可以合成各向异性的
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【推荐2】请阅读纳米材料并回答问题。
近年来,“纳米”一词常出现在我们的生活中,商场里纳米护肤、纳米水杯、纳米羽绒服屡见不鲜。到底什么才是“纳米”?为什么纳米材料这么神奇?
纳米又称毫微米,是长度的度量单位。假设一根头发的直径是,把它径向平均剖成万根,每根的厚度大约就是。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,用纳米材料制作的器材硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料,制作出生物材料和仿生材料。用纳米级金属微粉烧制成的材料,强度和硬度大大高于原来的金属。一般的陶瓷强度低并且很脆,但纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高,并且有良好的韧性。纳米材料的熔点会随超细粉直径的减小而降低。例如金的熔点为,但金粉熔点降低到,金粉熔点降低到,因而烧制温度可以大大降低。纳米陶瓷的烧制温度大大低于原来的陶瓷。
纳米技术是研究结构尺寸在至范围内材料的性质和应用的一种技术。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和设备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。
记得世界上第一台电子计算机诞生于年,它一共用了个电子管,总质量吨,占地面积约,可是这个庞然大物,它在内只能完成次运算。经过了半个多世纪,由于集成电路技术、微电子学、信息存储技术、计算机语言和编程技术的发展,使计算机技术有了飞速的发展。今天的计算机小巧玲珑,可以摆在一张电脑桌上,它的质量只有老祖宗的万分之一,但运算速度却远远超过了第一代电子计算机。如果采用纳米技术来构筑电子计算机的器件,那么这种未来的计算机将是一种“分子计算机”,其袖珍的程度又远非今天的计算机可比,而且在节约材料和能源上也将给社会带来十分可观的效益。纳米材料级存储器芯片已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后,可以缩小成为“掌上电脑”。
(1)________ m。
(2)纳米级金属颗粒的熔点______ 同种金属的熔点。选填(“高于”“等于”或“低于”)
(3)图所示是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线,其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线______ (填字母)。
(4)写出纳米材料的应用______ (一种即可)。
纳米材料
近年来,“纳米”一词常出现在我们的生活中,商场里纳米护肤、纳米水杯、纳米羽绒服屡见不鲜。到底什么才是“纳米”?为什么纳米材料这么神奇?
纳米又称毫微米,是长度的度量单位。假设一根头发的直径是,把它径向平均剖成万根,每根的厚度大约就是。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料,用纳米材料制作的器材硬度更强、寿命更长、维修费更低、设计更方便。利用纳米材料还可以制作出特定性质的材料或自然界不存在的材料,制作出生物材料和仿生材料。用纳米级金属微粉烧制成的材料,强度和硬度大大高于原来的金属。一般的陶瓷强度低并且很脆,但纳米级微粉烧制成的陶瓷不但强度高,并且有良好的韧性。纳米材料的熔点会随超细粉直径的减小而降低。例如金的熔点为,但金粉熔点降低到,金粉熔点降低到,因而烧制温度可以大大降低。纳米陶瓷的烧制温度大大低于原来的陶瓷。
纳米技术是研究结构尺寸在至范围内材料的性质和应用的一种技术。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和设备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。
记得世界上第一台电子计算机诞生于年,它一共用了个电子管,总质量吨,占地面积约,可是这个庞然大物,它在内只能完成次运算。经过了半个多世纪,由于集成电路技术、微电子学、信息存储技术、计算机语言和编程技术的发展,使计算机技术有了飞速的发展。今天的计算机小巧玲珑,可以摆在一张电脑桌上,它的质量只有老祖宗的万分之一,但运算速度却远远超过了第一代电子计算机。如果采用纳米技术来构筑电子计算机的器件,那么这种未来的计算机将是一种“分子计算机”,其袖珍的程度又远非今天的计算机可比,而且在节约材料和能源上也将给社会带来十分可观的效益。纳米材料级存储器芯片已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后,可以缩小成为“掌上电脑”。
(1)
(2)纳米级金属颗粒的熔点
(3)图所示是纳米陶瓷刀、合金钢刀、普通菜刀磨损程度随时间变化的曲线,其中反映纳米陶瓷刀磨损特点的是曲线
(4)写出纳米材料的应用
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近年来,“纳米”一词经常出现在我们的生活中,它是长度的度量单位,1nm有多长?假设一根头发的直径是0.05mm,把它径向平均剖成5万根,每根的厚度大约就是1nm。而纳米技术,是研究结构尺寸在1纳米的材料,强度和硬度大大高于原来的材料,并且有良好的韧性,纳米材料的熔点还会随超细粉直径的减小而降低,例如:金的熔点为1064℃,但10nm的金粉熔点为940℃,5nm的金粉熔点为830℃,因而烧制温度可以大大降低,纳米级的催化剂加入汽油中,还可提高内燃机的效率。
请完成以下问题:
(1)0.05mm=_______ nm;
(2)将金属纳米颗粒制成块状金属材料时强度______ 一般的金属,金属纳米颗粒的熔点_______ 同种金属的熔点。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
纳米技术
近年来,“纳米”一词经常出现在我们的生活中,它是长度的度量单位,1nm有多长?假设一根头发的直径是0.05mm,把它径向平均剖成5万根,每根的厚度大约就是1nm。而纳米技术,是研究结构尺寸在1纳米的材料,强度和硬度大大高于原来的材料,并且有良好的韧性,纳米材料的熔点还会随超细粉直径的减小而降低,例如:金的熔点为1064℃,但10nm的金粉熔点为940℃,5nm的金粉熔点为830℃,因而烧制温度可以大大降低,纳米级的催化剂加入汽油中,还可提高内燃机的效率。
请完成以下问题:
(1)0.05mm=
(2)将金属纳米颗粒制成块状金属材料时强度
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