石墨烯与碳纤维发热体
2022年江苏省南通市通州区中考物理二模试题及答案解析
2022年江苏省南通市通州区中考物理二模试卷1. 22年2月6日，中国女足在亚洲杯赛中顽强拼搏夺得冠军。
踢足球时，描述足球的下列物理量中，没有发生变化的是( )A. 质量B. 体积C. 速度D. 机械能2. 耳廓有汇集声波的作用，听力不好的人对着声源的方向常把手掌卷曲起来，放在耳廓旁，如图所示。
这样做，可以使听到的声音( )A. 音调升高B. 响度增大C. 音色发生改变D. 频率变大3. 夜晚的南通大剧院，倒映在美丽的紫琅湖中，如一幅五彩画卷，该现象的物理原理是( )A. 光的直线传播B. 光的反射C. 光的色散D. 光的折射4. 如图所示，从A、B、C、D四点中选择一点，对静止停放的自行车施加竖直向上的力，将后轮略微提起。
其中最省力的是选择( )A. A点B. B点C. C点D. D点5. 如图所示的是一款“运动手环”，主要由一段密闭空心塑料管、管内小磁铁、管外缠绕的线圈组成。
人佩戴手环走路时，塑料管将跟着一起运动，磁铁在管内往复运动，线圈中会产生电流，同时液晶屏上会显示出步数。
下列四种装置与此运动手环工作原理相同的是( )A. B.C. D.6. 新型电动公共汽车的动力来源于电动机。
它的设计充分考虑了要保证人身安全，前、后两门(电路开关)中任意一个门没有关闭好，车都无法行驶。
如图中符合要求的电路是( )A. B.C. D.7. 小明对所学物理量或物理名词进行了如下归纳，(1)、(2)处的内容依次可能是( )A. 密度、电子B. 热值、质子C. 动能、中子D. 重力、分子8. 如图是北京冬奥会滑雪跳台项目某运动员的比赛场景。
该运动员( )A. 能一直下滑是由于运动员受到的重力大于惯性B. 在C点的重力势能小于在E点的重力势能C. 从A点到B点过程中增加的动能由重力势能转化而来D. 在A点和E点的机械能相等9. 如图为长L=10.6m的“天舟三号”货运飞船与“天和号核心舱”对接前的图像，它们以相同的速度沿直线运行。
石墨烯
发现历程
可惜的一步之遥
美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Rodney Rouff层尝试着将石 墨在硅片上摩擦，并深信采用这个简单的办法可后的石墨烯，但 他没有对产物做进一步的检测 美国哥伦比亚大学的Philip Kim利用石墨制作了一个“纳米铅 笔”，在一个表面上画写，并得到了石墨薄片，层数最低可达0层
特性
电学性能
电子在石墨烯中传输不易发生散射，迁移率可达2ӽ 105cm2/ （V· s）,约为硅中电子迁移率的140倍。 其电导率可达106S/m,石墨烯的面电阻约为31Ω/sq，是室温 下导电性最佳的材料。
石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道电子形成大∏键， ∏电 子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导电性。由于原子间作用力非常强，常温下， 及时周围碳原子发生挤撞，石墨烯中的电子收到的干扰也小。
发现历程 发现历程
曲 折 的 六 十 年
• • • •
1947年Philip Wallace研究石墨烯电子结构 1956年J.W.McClure推到出相应的波函数 1960年Linus Pauling曾质疑过石墨烯的导电性 1984年G.W.Semenoff得出与波函数方程类似 的狄拉克方程 • 1987年首席使用“graphene”指代单层石墨烯 • Philip Kim利用石墨在表面上画写，得到石墨 薄片 • 2004年Andre Geim和Konstantin Novoselov在实 验室用机械剥离法制备出石墨烯
石墨烯应用
石墨烯
电子器件 太光晶 阳学体 能器管 电件 池 复合材料 储能材料 石 墨 烯 纸 聚 合 物 基 石 墨 烯 复 合 材 料 锂电 离化 子学 电电 池容 器
石墨烯应用
石墨烯电池
西班牙Graphenano公司（一家以工业规模生产石墨烯的公司）同西班 牙科尔多瓦大学合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池。一个锂电池 （以最先进的为准）的比能量数值为180wh/kg,而一个石墨烯电池的 比能量则超过600 wh/kg。也就是说，它的储电量是目前市场上最好 的产品的三倍。这种电池的寿命也很长，它的使用寿命是传统氢化电 池的四倍，是锂电池的两倍。用它来提供电力的电动车最多能行驶 1000千米。而将它充满电只需要不到八分钟的时间。
碳晶石墨烯采暖原理
碳晶石墨烯采暖原理近年来，采暖设备逐渐从传统的火力热源向电力热源转变。
在电力热源领域，碳晶石墨烯采暖是一种新型的取暖方式。
相对于传统的取暖设备，碳晶石墨烯采暖具有更高的能效、更加健康和环保等优点，成为了现代家居取暖的一大趋势。
那么，碳晶石墨烯采暖的原理是什么呢？碳晶石墨烯采暖原理的基础是红外辐射。
红外线是一种无形无味的辐射线，它的波长在 0.75 - 1000 微米之间，具有温度高、张力小、穿透力强等特点。
人体可以通过吸收红外线辐射来得到温暖，红外线辐射成为了现代取暖设备的一种重要供热方式。
碳晶石墨烯采暖的核心部件是碳晶石墨烯发热体。
碳晶石墨烯发热体的主要原料是石墨烯，它是一种以碳原子为基础的纳米材料，具有高强度、高导电、高热导等特点。
通过一系列加工工艺，将石墨烯制成复合材料，并嵌入在特制的玻璃陶瓷基板中，最终形成碳晶石墨烯发热体。
当碳晶石墨烯发热体加电，电能被转化为热能，进而产生红外线辐射。
碳晶石墨烯发热体所发出的红外辐射波长和人体发射的红外线波长相同，它所发出的红外辐射能够被人体高效吸收，从而起到取暖的效果。
与传统的取暖设备相比，碳晶石墨烯采暖具有许多优点。
碳晶石墨烯采暖器热效率高，由于其发热速度快、散热均匀，对室内温度调节能力强，从而可以快速达到预设温度，节约了能源成本。
碳晶石墨烯采暖设备健康环保，因为它发热时不会产生有害物质，不会对室内空气造成污染。
碳晶石墨烯采暖器外形美观，易于安装和清洗，大大提高了其使用便捷性。
碳晶石墨烯采暖器凭借其高效、健康、环保等优点，成为了现代家居取暖的一大趋势。
通过了解碳晶石墨烯采暖原理，我们可以更好地理解碳晶石墨烯采暖器的运行机理和优越性，并在选择取暖设备时进行合理的选择。
除了上述的优点，碳晶石墨烯采暖器还有其它值得关注的特性。
碳晶石墨烯采暖器温度控制精度高。
它采用了高精度的智能温控技术，可以根据室内温度实时调整电流，保持室内温度稳定。
而且，采用了分区智能控制技术，可以根据室内面积和需求设置不同的温度区域，以达到更为舒适的取暖效果。
石墨烯取暖器骗局
石墨烯取暖器是骗局吗
一、不是骗局
石墨烯是从石墨中分离的新型材料，由英国曼彻斯特大学的安德烈•盖姆和康斯坦丁•诺沃消洛夫分离获得，并且因此获得2010年的诺贝尔物理学奖。
石墨烯是真实存在的，其主要元素成分是碳，因为有很独特的原子结构，石墨烯具有非常优异的热、电、光、力学性能。
不过石墨烯因为提取技术还不成熟的原因，现在还难以产业化，所以其提取成本是非常高的。
现在市场上大部分的石墨烯取暖产品只是宣传的噱头而已。
有的是拿碳晶或碳纤维冒充石墨烯，有的是使用了非常少量的石墨烯就宣传是石墨烯取暖用品。
二、石墨烯取暖器优缺点
总的来说，目前国内石墨烯提取和应用技术还不成熟，目前阶段是不太建议大家用石墨烯材料的取暖器的，如果想选择石墨烯取暖器一定要谨慎选择。
不过相比其他取暖材料，石墨烯确实具有很好的优越性，接下来和大家说说石墨烯取暖器的优点和缺点：
1、更舒适：石墨烯为辐射性均匀散热，这种散热形式人体感觉会更舒适，不会像传统取暖器那么干燥和闷热。
2、石墨烯有非常高的热转换率，使用的话会更节能。
3、功率衰减率低，使用寿命更长。
4、除此之外，石墨烯还有安全系数高、环保无污染、稳定性高、使用便捷等优点。
而石墨烯取暖材料的缺点是作为新兴的材料，其研究还不够完全，可能存在未知的危害或毒性，不过目前并没有相关证据能够证明石墨烯对人体有危害性。
另外一个缺点就是，因为石墨烯分离提取技术还不是很成熟，很难实现大规模生产，因此石墨烯产品的价格会很高，市场上大部分是假冒伪劣产品。
石墨烯的力学性能分析及应用研究
石墨烯的力学性能分析及应用研究石墨烯是由碳原子构成的一种二维晶体，其具有许多优异的性能，如高导电性、高热导性、超高力学强度和柔韧性等，因此在近年来备受广泛关注。
在本文中，我们将对石墨烯的力学性能进行分析，并探讨其在实际应用中的研究进展。
1. 石墨烯的力学性能石墨烯具有超高力学强度和柔韧性，这在其结构特征上就有所体现。
石墨烯由一层厚度仅为一个原子的碳原子平面网格构成，这些碳原子通过强共价键结合在一起，形成了一种非常稳定的结构。
在石墨烯中，碳原子是六角形排列的，并且每个碳原子都与其周围的三个碳原子相邻，形成一种类似于蜂窝状的结构。
这种结构具有非常高的强度和刚性，因为每个碳原子都通过三个强共价键稳定地连接在一起。
此外，石墨烯还具有非常好的柔性，因为其平面结构可以在两个方向上弯曲和扭曲，而不会破坏其原子结构。
2. 石墨烯的应用研究由于其独特的力学性能和其他出色的性能，石墨烯已经被广泛研究，寻求其在各种领域的应用。
以下是一些最为重要的应用领域。
2.1 电子学石墨烯具有非常高的导电性和电子迁移率，这使得其成为一种非常理想的电子传输材料。
石墨烯可以用于制作半导体晶体管和其他电子元件，这些元件具有更快的运行速度和更低的功耗，因为其结构非常简单，而且易于制造。
2.2 基础材料石墨烯还可以用于制备其他高性能材料，如碳纤维、聚合物和金属复合物。
这些复合材料比单一材料具有更好的性能，因为它们结合了不同材料的优良性能。
此外，石墨烯还可以用于制造更轻、更强和更柔韧的塑料、纸张、涂层和电池等产品。
2.3 机械领域石墨烯的超高力学强度和柔韧性使得其在机械领域中的应用十分广泛。
其轻巧、高强度和高导电性特性使得其成为一种理想的结构材料。
石墨烯可以用于制作更好的结构材料，如建筑材料、航空器零件、汽车零件和医疗设备等。
3. 石墨烯的未来发展虽然石墨烯已经在诸多领域中展现出了非常优异的性能，但其在商业应用中的开发仍然面临一些技术挑战和困难。
石墨烯的研究进展
石墨烯的研究进展刘乐浩，李铁虎，赵廷凯，王大为(西北工业大学材料科学与工程学院，西安710072)摘要石墨烯是碳的又一同素异形体，具有独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学等性能，成为富勒烯和碳纳米管之后的又一研究热点。
全面综述了近几年来石墨烯的制备方法，洋细讨论了微机械剥离法、化学剥离法、化学合成法、外延生长法、电弧法、化学气相沉积法的优缺点，并针对制备方法存在的产量低、结构不稳定、高污染等问题，提出了一些大规模可控制备高质量石墨烯的建议。
还结合石墨烯的结构和特性，概括了石墨烯在复合材料、微电子、光学、能源、生物医学等领域的应用进展，并展望了其主要研究方向和发展趋势。
关键词石墨烯制备方法应用中图分类号：〇613. 71 文献标识码：Research Progress on GrapheneLIU Lehao，LI Tiehu，ZHAO Tingkai，WANG Dawei (School of Materials Science and Engineering，Northwestern Polytechnical University，Xi，an 710072)Abstract As an allotrope of carbon，graphene has become a research hotspot due to its unique two-dimensional structure and excellent mechanical，electrical，optical and thermal properties. Synthesis of graphene via different approaches ，such as micro mechanical stripping， chemical stripping， chemical synthesis， epitaxial growth， arc dis- charge，and chemical vapor deposition， are discussed in detail， and strategies for producing homogeneous graphene with improved yield and structural stability while limiting its pollution are proposed. Also application progress of gre- phene in polymer composites，micro electronics， optics， energy and biomedicine are summarized， and the main research direction and development trend are imagined.Key words graphene，preparation methods，applicationo引言富勒烯[1]和碳纳米管[2]已经成为碳材料研究的热点，而在2004年，Geim等[3]又发现了碳的又一同素异形体——石墨烯（Graphene)。
石墨烯纤维研究报告
石墨烯调研报告〔石墨烯纤维〕碳纤维因其质量轻、机械强度大及性能稳定的特点在生活中被广泛使用。
但仍存在本钱高，脆性高等缺点。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状构造的材料，是其他维度碳材料的构造根底。
石墨烯具有很多独特的性质，如高电子迁移率、高导热系数、良好的弹性和刚度等。
因此，将石墨烯组装为宏观的功能构造如纤维等，是实现石墨烯实际应用的重要途径。
近年来成功合成石墨烯纤维的例子及其在某些特别应用上发挥的重要作用激发了人们的争辩兴趣。
一维石墨烯纤维不仅是对二维薄膜和三维石墨烯块的补充，而且对纺织功能材料和器件的进展具有格外重要的作用。
本文中将对石墨烯纤维的争辩现状和进展进展综述和展望。
主要争辩石墨烯纤维的可把握备、功能性修饰及其在非传统器件〔如柔性纤维状驱动器、机器人、马达、光伏电池和超级电容器〕等方面的应用。
石墨烯纤维的制备1.1液晶相湿法纺丝法争辩觉察，可溶性氧化石墨烯片可以形成液晶相，呈现片状排列或螺旋构造，这使制备宏观石墨烯纤维成为可能。
这种液晶构造能够使氧化石墨烯在足够高的浓度下分散，适合高效分散成型。
高成明等用注射器将石墨烯分散液注射到质量分数为5%的氢氧化钠/甲醇溶液中，制成了均匀的氧化石墨烯纤维。
然后，承受氢碘酸化学复原的方法得到了石墨烯纤维。
尽管该方法制得的纤维强度有待提升，但这种湿法纺丝法具有大规模生产石墨烯纤维的潜能。
于虹等随后证明可以用氧化石墨烯悬浮液做为原料，流体纺丝后经化学复原制备石墨烯纤维，并提出了卷曲-折叠构造氧化石墨烯纤维的机理。
该湿法纺丝技术促进了石墨烯与其他有机、无机材料复合纤维的多功能化进展。
湿法纺丝制得的氧化石墨烯纤维拉伸强度相对较低，这与纤维轴向的氧化石墨烯层的内部排列有关。
为了解决这一问题，Tour 争辩组用大片氧化石墨烯〔平均直径22μm〕做为湿法纺丝的原料合成纤维。
结果说明，这样制得的纤维拉伸模量比之前的方法高出一个数量级，纤维具有100%的高打结率。
煤新碳基新材料
煤新碳基新材料
煤新碳基新材料是一种以煤为原料制备的新型碳基材料，主要包括石墨烯、碳纳米管、碳纤维等。
这些材料具有优异的物理、化学和机械性能，广泛应用于能源、环保、电子信息等领域。
1. 石墨烯：石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有高导电性、高导热性、高强度等优点。
由于其独特的性质，石墨烯在电池、传感器、电子器件等领域有广泛的应用前景。
2. 碳纳米管：碳纳米管是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管状材料，具有极高的力学性能和电学性能。
碳纳米管在复合材料、电池、传感器等领域有广泛的应用。
3. 碳纤维：碳纤维是由聚丙烯腈、粘胶等纤维在高温下裂解制备而成的一种高性能纤维，具有高强度、高模量、低密度等特点。
碳纤维在航空航天、汽车、体育器材等领域有广泛应用。
煤新碳基新材料的发展对于推动我国能源和战略性新兴产业发展具有重要意义。
我国政府正在加大对煤新碳基新材料研发和产业化的支持力度，推动相关产业快速发展。
碳材料研究的新成果与应用
碳材料研究的新成果与应用碳材料是一种非常重要的材料，在各个领域都有着应用，从传统的纸笔到高科技的半导体都与碳材料有密切的关系。
随着科技的发展以及人们对新材料的需求增加，碳材料也在日益完善和更新。
本文将介绍最新的碳材料研究成果以及应用。
一、石墨烯材料石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构材料，厚度仅为原子层级别。
石墨烯具有重要的机械、电学、光学等性质，在领域中有广泛应用。
最新研究成果表明，石墨烯可以作为一种高效的电子发射材料，也有可能应用于能源领域。
例如，将石墨烯贴上金属导线，并利用其高导电性，可以实现高效能的电子输送。
二、碳纳米管材料碳纳米管是由碳原子排列构成，具有一定的伸缩能力和导电性。
在生产和科研方面都有广泛的应用，例如能源科技、电子设备等领域。
最新的研究成果表明，碳纳米管可以作为一种理想的荧光材料。
因为荧光材料需要高纯度、高发光强度、高发光效率等特性，这些特性都可以在碳纳米管上实现。
同时，纳米管表面可以结合荧光染料，以获得更多的应用。
三、纳米炭材料纳米炭材料是由碳纳米管制成的，与传统的炭材料相比，具有更大的比表面积、更好的电化学活性和更高的电容等特性。
因此，纳米炭材料在节能、环保、新能源等领域都有广泛的应用。
最新的研究成果表明，纳米炭材料可以用于电化学电容器、太阳能电池以及二次电池等方面。
同时，纳米炭材料具有良好的耐热性，可以将其应用于热电材料制备。
四、碳纤维材料碳纤维是由高强度碳纤维和树脂等组成的复合材料，不仅具有轻、薄、强等特点，还有较高的抗压强度。
在航天、汽车、建筑、体育等领域都有广泛的应用。
最新的研究成果表明，碳纤维可以用于柔性电子器件中。
与传统的硅基材料相比，碳纤维更加轻薄柔软，可以适应更加复杂的环境条件。
五、碳材料在环保方面的应用碳材料在环保方面有着极为重要的应用。
最新的研究成果表明，碳材料可以作为一种有效的环境修复材料。
因为碳材料吸附能力强，可以将有害物质从环境中吸附出来。
例如，碳纳米管可以利用其特殊结构，在水处理和大气处理等领域有着非常广泛的应用。
石墨烯纤维研究报告
石墨烯调研报告（石墨烯纤维）碳纤维因其质量轻、机械强度大及性能稳定的特点在生活中被广泛使用。
但仍存在成本高，脆性高等缺点。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构的新材料，是其他维度碳材料的构造基础。
石墨烯具有很多独特的性质，如高电子迁移率、高导热系数、良好的弹性和刚度等。
因此，将石墨烯组装为宏观的功能结构如纤维等，是实现石墨烯实际应用的重要途径。
近年来成功合成石墨烯纤维的例子及其在某些特殊应用上发挥的重要作用激发了人们的研究兴趣。
一维石墨烯纤维不仅是对二维薄膜和三维石墨烯块的补充，而且对纺织功能材料和器件的发展具有十分重要的作用。
本文中将对石墨烯纤维的研究现状和发展进行综述和展望。
主要讨论石墨烯纤维的可控制备、功能性修饰及其在非传统器件（如柔性纤维状驱动器、机器人、马达、光伏电池和超级电容器）等方面的应用。
石墨烯纤维的制备1.1液晶相湿法纺丝法研究发现，可溶性氧化石墨烯片可以形成液晶相，呈现片状排列或螺旋结构，这使制备宏观石墨烯纤维成为可能。
这种液晶结构能够使氧化石墨烯在足够高的浓度下分散，适合高效凝结成型。
高成明等用注射器将石墨烯分散液注射到质量分数为5%的氢氧化钠/甲醇溶液中，制成了均匀的氧化石墨烯纤维。
然后，采用氢碘酸化学还原的方法得到了石墨烯纤维。
尽管该方法制得的纤维强度有待提升，但这种湿法纺丝法具有大规模生产石墨烯纤维的潜能。
于虹等随后证明可以用氧化石墨烯悬浮液做为原料，流体纺丝后经化学还原制备石墨烯纤维，并提出了卷曲-折叠构造氧化石墨烯纤维的机理。
该湿法纺丝技术促进了石墨烯与其他有机、无机材料复合纤维的多功能化发展。
湿法纺丝制得的氧化石墨烯纤维拉伸强度相对较低，这与纤维轴向的氧化石墨烯层的内部排列有关。
为了解决这一问题，Tour研究组用大片氧化石墨烯（平均直径22μm）做为湿法纺丝的原料合成纤维。
结果表明，这样制得的纤维拉伸模量比之前的方法高出一个数量级，纤维具有100%的高打结率。
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石墨烯与碳纤维发热体
石墨烯与碳纤维发热体都是近年来较为热门的取暖材料，它们各自具有一定的优缺点。
石墨烯发热体：
优点：
1. 导热性能优异：石墨烯具有极高的导热系数，能够快速传递热量，提高取暖效果。
2. 柔韧性好：石墨烯片层结构在纤维轴向上高度取向，使其具有很好的柔韧性。
3. 环保无污染：石墨烯是一种绿色环保材料，使用过程中不会产生有害物质。
4. 远红外辐射：石墨烯发热芯片产生的远红外辐射可以促进人体血液循环，有益于身体健康。
缺点：
1. 成本较高：石墨烯制备工艺相对复杂，成本较高，导致其产品价格相对较贵。
2. 抗水能力较弱：石墨烯在受潮环境下易发生氧化，影响使用寿命。
碳纤维发热体：
优点：
1. 电热转换效率高：碳纤维晶体的电热转换效率在98%以上，能源利用率较高。
2. 抗水能力强：碳纤维材料具有较好的抗水性能，适应潮湿环境。
3. 弯曲性能好：碳纤维发热体具有较好的弯曲性能，适用于各种形状的取暖设备。
缺点：
1. 导热性能略逊于石墨烯：碳纤维的导热性能相对较低，加热速度相对较慢。
2. 红外发射长度较短：碳纤维发热体产生的红外线发射长度较短，取暖效果略逊于石墨烯。
3. 成本较高：碳纤维制备工艺较为复杂，成本较高，产品价格相对较贵。
综合来看，石墨烯与碳纤维发热体各有优缺点，具体应用场景可根据实际需求进行选择。
石墨烯发热体在导热性能、柔韧性和远红外辐射方面具有优势，适合追求高效、环保和健康的取暖需求；碳纤维发热体在电热转换效率、抗水能力和弯曲性能方面具有优势，适用于注重能源利用率和弯曲适应性的取暖设备。