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公共基础知识:最薄最坚硬的物质——石墨烯

2018-11-16 09:38:27 公务员考试网 http://www.huatu.com/ 文章来源:华图教育

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公共基础知识:最薄最坚硬的物质——石墨烯

目前在生活中有两种不同的物质,但是它们都是由碳元素组成,分别是石墨和石墨烯。石墨是其中一种最软的矿物,不透明且触感油腻,石墨烯是目前已知导电导热性能非常好的物质,可以说石墨烯和石墨虽然是“两兄弟”,但是他们的原理和在实际当中的用途却是大不相同。石墨是很久以前人类就已经开始利用的物质,而石墨烯是到目前为止我们生活中常见的一种新型材料。接下来我们来了解一下石墨烯的组成部分以及它的原理。

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。它具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,石墨烯虽然是新材料,但其本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。石墨烯看似组成部分比较复杂,但实际上我们在生活中很多方面都运用到了石墨烯。

首先石墨烯可以做成化学传感器,这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的,根据部分学者的研究可知,石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。 石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料,石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。同时新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板,可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本,这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外,石墨烯超级电池的成功研发,也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题,极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。

以上只是给大家列举了石墨烯的两种主要使用方式,石墨烯发展前景非常的好,未来科学家对石墨烯制备工艺的不断优化和改进,降低石墨烯制备成本使其优异的材料性能得到更广泛的应用,并逐步走向产业化。石墨烯有望在诸多应用领域中成为新一代器件,为了探寻石墨烯更广阔的应用领域,还需继续寻求更为优异的石墨烯制备工艺,使其得到更好的应用。 其已成为当前众多学者研究的热点。其优异的光学、电学、力学、热学性质促使科学家们不断对其进行进一步的探索与研发,未来石墨烯必将被更广泛的应用到各领域中。

题目:下列选项中关于石墨烯说法错的是()

A、石墨烯过滤器比其他海水淡化技术要使用的多

B、零能隙的半导体主要是双层石墨烯

C、石墨烯是电化学生物传感器的理想材料

D、石墨烯是一种零距离半导体

答案:B。解析:零能隙的半导体主要是单层石墨烯,这种电子结构会严重影响到气体分子在其表面上的作用。单层石墨烯较体相石墨表面反应活性增强的功能是由石墨烯的氢化反应和氧化反应结果显示出来的。

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