石墨和金刚石一样,是碳元素的一种存在形式。金刚石是自然界中最坚硬的物质,石墨则是最软的矿物之一,常做成石墨棒和铅笔芯。石墨烯就是从石墨材料中剥离出来的,它只由一层碳原子在平面上构成。可以说,石墨烯的特点之一就是薄,堪称目前世界上最薄的材料,1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯。同时,它又能导电,电子在石墨烯中的运动速度达1000千米/秒,是光速的。目前世界上最薄、最轻的全新材料石墨烯,其硬度比最硬的钢铁还要强100倍。
石墨烯——改变世界的神奇新材料
石墨烯是一种单层碳原子晶体,石墨烯的厚度只有 0.335nm,是目前为止最薄的二维纳米碳材料。石墨烯具有优良的性能,在纺织、电子等领域具有广泛应用。纺织领域是石墨烯应用的新兴领域,纺织面料掺入石墨烯后,在低温情况下,石墨烯可将来自远红外线的热量传送给人体,改善人体微循环系统,促进新陈代谢。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。2004 年,科学家用一种非常简单易行的机械剥离法得到石墨烯,之后,制备石墨烯的新方法层出不穷,工业上可采用甲烷在高温和 Cu—Pd催化下分解制取石墨烯,同时产生氢气。随着科技水平的提升,石墨烯的应用前景会十分广阔。
水是航天员赖以生存和进行科学研究的物质基础,因此,对空间站中冷凝水的回收处理是各国航天研究的热点。沥青基球形活性炭具有机械强度高、吸附性能好、灰分含量低、微孔发达等优点,十分有利于冷凝水中有机污染物的去除,常被用于吸附冷凝水中的部分有机污染物(如苯甲醇、己内酰胺、丙酮等)。
有机污染物在水中越易溶解,与水分子之间作用力也越大。模拟不同条件下活性炭对冷凝水的吸附情况,可以得到最理想的吸附条件,从而判断活性炭是否符合要求。下图为一定温度下,沥青基球形活性炭对部分有机污染物的吸附效果。
依据上文,回答下列问题。
a.利用活性炭处理空间站的冷凝水,有利于减少地面对空间站水资源的运输补给
b.沥青基球形活性炭吸附冷凝水中的所有杂质,从而能在空间站中循环使用
c.活性炭对有机污染物的吸附效果可能与有机污染物在水中溶解的难易程度有关
d活性炭的吸附作用比木炭强,常用于防毒面具、水的净化处理及制糖工业等
石墨烯是目前已知最薄、最坚硬的材料,它的熔点高达3000℃,具有优良的导电、导热性能。
我国的科研团队发现了石墨烯的防腐功能,利用其独特的二维片层钻构,在涂层中叠加形成致密隔绝层,使腐蚀介质难以通过,起到物理隔绝作用。如图2,表面叠加了石墨烯薄膜的钢在高温下也没有被腐蚀。
将石墨烯与高分子聚合物复合形成复合涂料,可提升涂料的防腐蚀性能。
表:某复合涂料的基本性能(涂膜厚度相同)
性能
石墨烯比例为0
石墨烯比例为1%
石墨烯比例为2%
耐酸性
240h无异常
300h无异常
耐碱性
168h无异常
耐老化
60h变色
100h变色
1500h变色
与石墨烯相关的新技术、新发明会得到越来越广泛的应用。
依据文章内容回答下列问题。