DOC《世界最轻材料,中国造》

世界最轻材料,中国造 【背景资料】【2013年03月21日人民网―人民日报】日前,《自然》杂志在"研究要闻"栏目中重点配图评论:浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶,刷新了目前世界上最轻材料的纪录,弹性和吸油能力令人惊喜.

这种被称为"全碳气凝胶"的固态材料密度为每立方厘米0.16毫克,仅是空气密度的1/6.该课题组另辟蹊径探索出新的简便制备方法,可任意调节形状和尺寸,更加便捷的生产过程也使这种超轻材料的大规模制造和应用成为可能. 【新题速递】 1.浙江大学实验室制备出世界最轻材料"全碳气凝胶"即"碳海绵",其密度仅是空气的1/6,桃花花蕊也能承受这种材料的重压(见右图)."碳海绵"具备高弹性和强吸附性,主要成分是石墨烯和碳纳米管(两者都是碳单质).下列关于"碳海绵"的说法错误的是( ) A.碳海绵完全燃烧生成二氧化碳 B.碳海绵、石墨烯和碳纳米管中原子的空间排列方式不同 C.碳海绵具有疏松多孔的结构 D."碳海绵"是一种有机高分子材料 2.浙江大学课题组采用简便的制备方法,将石墨烯做成三维多孔材料冲击最轻材料的记录,碳海绵的形状、尺寸可任意调节,大规模制造成为可能.我国的石墨储备非常丰富,占全世界的2/3,我国科学家不断探索石墨高效利用的方法.则回答问题: (1)将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干,去除水分、让其保留完整的骨架.在电子显微镜下,碳纳米管和石墨烯共同支撑起碳海绵的无数个孔隙,则碳海绵属于一种????? 物. (2)碳海绵由碳原子构成,碳原子的结构示意为?则碳原子的核电荷数为??? ,请推测石墨烯可能具有的一条化学性质? (3)最轻材料碳海绵具有高弹性、超快超高的吸附性,是迄今已报道的吸油力最高的材料.碳海绵具有高弹性和强吸附性,都属于?????? (选填"物理"或"化学")性质.请你设想这种材料的应用领域和前景有? 【参考答案】1题:2题:(1)混合;

(2)6;

常温下化学性质温度、可燃性、还原性;

(3)可用于重复处理海上的漏油,可制作保温材料、吸音材料和高效复合材料;

原文附录: ?浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶――它刷新了目前世界上最轻材料的纪录,弹性和吸油能力令人惊喜.这种被称为"全碳气凝胶"的固态材料密度为每立方厘米0.16毫克,仅是空气密度的1/6.日前,这一进展被《自然》杂志在"研究要闻"栏目中重点配图评论. 据介绍,气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质,因其内部有很多孔隙,充斥着空气,故而得名.1931年,美国科学家用二氧化硅制得了最早的气凝胶,外号 "凝固的烟".2011年,美国HRL实验室、加州大学欧文分校和加州理工学院合作制备了一种镍构成的气凝胶,密度为0.9毫克/立方厘米,创下了当时最轻材料的纪录.把这种材料放在蒲公英花朵上,柔软的绒毛几乎没有变形――这张照片入选了《自然》杂志年度十大图片,也给高超留下了深刻印象:能不能制备出一种材料,挑战这个极限? 我国的石墨储备非常丰富,占全世界的2/3.科学家一直在探索石墨高效利用的方法."把石墨变成石墨烯(一种由碳原子构成的单层片状结构),其价值可以上升数千倍."高超的课题组经过五六年的探索,制备出了一维的石墨烯纤维和二维的石墨烯薄膜.这次,他们打算把石墨烯做成三维多孔材料来冲击这一纪录. 制作简便 形状、尺寸可任意调节,大规模制造成可能 在实验室,记者看到了一个个大小不等的"碳海绵":它们大的如网球,小的如酒瓶塞.在电子显微镜下,碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙. "就像体育场馆等大型空间结构,用钢筋做支架,用高强度的薄膜等做墙壁,材料整体既轻且强."课题组博士生孙海燕说,"在这里,碳纳米管就是支架,石墨烯就是墙壁." 在已报道的成果中,高超课题组制备的"碳海绵"仍是最轻纪录保持者――可达到0.16毫克/立方厘米,低于氦气的密度.相关论文2月18日在线发表在《先进材料》上.但课题组对申报吉尼斯世界纪录兴趣不大,"'轻'并不是它最大的新意所在".高超解释:它的价值在于其简便的制备方法,以及材料所展现出来的优越性能. 科学家介绍说,气凝胶的基本制备原理是除去凝胶中的溶剂,让其保留完整的骨架.在以往制备气凝胶的案例中,科学家主要采用溶胶―凝胶法和模板导向法.前者可以批量合成,但是可控性差;