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题型:科普阅读题 难度:0.85 引用次数:92 题号:12572077
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______

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【推荐1】阅读短文,回答问题。

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___________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?___________
2024-04-21更新 | 28次组卷
科普阅读题 | 较易 (0.85)
名校
【推荐2】请阅读纳米材料并回答问题。

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____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:_______
2022-10-27更新 | 242次组卷
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【推荐3】阅读短文,回答问题。

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________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
2023-12-10更新 | 44次组卷
共计 平均难度:一般