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，厚度為單個原子，卻使兩位科學家獲得諾貝爾獎．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、最堅硬的納米材料，作為電導體，它有著和銅一樣出色的導電性；作為熱導體，它比目前任何其他材料的導熱效果都好，而且它幾乎是完全透明的．利用石墨烯，科學家能夠研發一系列具有特殊性質的新材料．比如，石墨烯晶體管的傳輸速度遠遠超過目前的硅晶體管，因此有希望應用于全新超級計算機的研發；石墨烯還可以用于制造觸摸屏、發光板，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、更結實的電導體，從而使新材料更薄、更輕、更富有彈性，從柔性電子產品到智能服裝，從超輕型飛機材料到防彈衣，甚至未來的太空電梯都可以以石墨烯為原料．因此，其應用前景十分廣闊．

（1）這種新材料屬于________（導體/絕緣體）

（2）根據石墨烯的性質，你認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，解決了在交通信號燈和電動汽車中使用半導體材料散熱的難題，這是利用石墨烯的___________ 。

A．透光性好 B．硬度大

C．導熱性好 D．導電性強

（4）科學家造出“石墨烯”的密度比空氣的密度______（大/小）．

（5）石墨烯有希望應用于全新超級計算機的研發，是因為 __________；

（6）石墨烯是目前世上至今發現的最薄、最堅硬的納米材料．針對這一發現同學們提出了以下幾個問題，你認為最有價值且可探究的問題是______（填選項前的字母）．

A．石墨烯的硬度與石墨烯的厚度、面積有什么關系？

B．如何提取石墨烯這種物質？

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年諾貝爾物理學獎之后，安德烈·海姆進而研究氧化石墨烯薄膜并獲得新進展．為探究氧化石墨烯薄膜的物理特性，他進行了這樣一組實驗，如圖：

①將氧化石墨烯薄膜覆蓋在有刻度的空燒杯口上，測得總質量m1；

②將薄膜揭開，向燒杯內倒入酒精與水的混合物，蓋緊薄膜，測得其總質量m2；

③一個月后，發現薄膜覆蓋緊密完好，燒杯內液體體積明顯減小，測得此時總質量m3；

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

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

(2)實驗說明氧化石墨烯薄膜具有怎樣的物理特性？（寫出兩點即可）

①________________________；②___________________________。

Answer 1

【答案】 導體 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電性，所以石墨烯是導體．

（2）因為作為熱導體，石墨烯比目前任何其他材料的導熱效果都好，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，解決了交通信號和電動汽車中使用半導體材料散熱的難題，說明石墨烯由很好的導熱性，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）石墨烯應用于超級計算機的研發，石墨烯晶體管的傳輸速度遠遠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、面積有什么關系”很用價值且可探究，故A正確.

因石墨烯材料已經研究并教授獲得2010年諾貝爾物理學獎；還知道石墨烯是人類發現的厚度最薄、強度最高的材料因此問題“如何提取石墨烯這種物質？”“石墨烯在生活中有什么用處？”的探究意義不大，故BC錯誤.

我們已經知道石墨烯本身很薄，強度很大，再研究為什么薄是沒有實際意義的，故D錯誤.
（7）由圖可知，剩余液體的體積：V=14cm3，質量：，
液體的密度：. 由此可知，燒杯內剩余液體是酒精.
已知密封的是水和酒精的混合物，一個月后，液體體積明顯減小，計算結果表明，剩余液體都是酒精，據此可以得到：
①氧化石墨烯薄膜具有較好的透水性，燒杯內部的水全部蒸發.

②氧化石墨烯薄膜具有良好的密封性.