题目

石墨烯--改变世界的神奇新材料

一片碳，看似普通，厚度为单个原子，却使两位科学家海姆和诺沃肖洛夫赢得2010年度诺贝尔物理学奖。这种全新材料名为“石墨烯”。           石墨烯不仅“最簿、最强”，作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好。利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。比如，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；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，从柔性电子产品到智能服装，从超轻型飞机材料到防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。因此其应用前景十分广阔。 （1）这种新材料属于____________（填“导体”或“绝缘体”）。 （2）石墨烯应用于超级计算机的研发，是因为________________________。 （3）石墨烯的应用领域十分广泛，请你从材料中找出两例__________________________。

题型：问答题难度：中档来源：湖南省中考真题

所属题型：问答题 试题难度系数：中档

答案

（1）导体 （2）石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管 （3）柔性电子产品、智能服装、超轻型飞机材料、防弹衣、太空电梯等（任选两例）

考点梳理

初中三年级物理试题“石墨烯--改变世界的神奇新材料一片碳，看似普通，厚度为单个原子”旨在考查同学们对 导体，绝缘体、 新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等）、 ……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：

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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初三物理。

• 导体，绝缘体
• 新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等）

考点名称：导体，绝缘体

导体与绝缘体的概念

导体：容易导电的物体叫做导体，例如：石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液;

绝缘体：不容易导电的物体叫做绝缘体，例如：橡胶、玻璃、塑料等;

两者关系：导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。

导体容易导电，绝缘体不容易导电的原因：

(1)导体容易导电是冈为导体中有大量的自由电荷，它们受原子核的束缚力很小，能够从导体的一个部分移到另一个部分;

(2)绝缘体中，电荷几乎都束缚在原子的范围之内，不能从绝缘体的一个部分移到另一个部分。

导体的分类

1、半导体：

半导体材料的导电能力介于导体和非导体之间，比导体差、比非导体强，具有一些特殊的物理性质，温度、光照、杂质等因素都对它的性能有很大影响。常见的半导体材料有硅、锗和砷化镓等。用半导体材料可以制造半导体二极管、二三极管和集成电路等多种半导体元件。

半导体的特点：

(1)半导体二极管具有单向导电性，即只允许电流由一个方向通过元件。

(2)半导体三极管可以用来放大电信号。

2、超导体：

(1)超导现象：某些物质在很低的温度下，电阻就变成了零，这就是超导现象。

(2)应用：

(1)利用超导体的零电阻特性可实现远距离大功率输电。超导输电线可以无损耗地输送较大的电流，这意味着用细电线就可以输送大电流。

(2)超导磁悬浮现象，使人们可以用超导体来实现交通工具的“无摩擦”运行。

导体和绝缘体的比较：

考点名称：新材料及其应用（半导体、超导体、纳米材料、绿色能源、记忆合金等）

半导体技术定义：
半导体技术是指半导体加工的各种技术，包括晶圆的生长技术、薄膜沉积、光刻、蚀刻、掺杂技术和工艺整合等技术。
半导体技术就是以半导体为材料，制作成组件及集成电路的技术。在周期表里的元素，依照导电性大致可以分成导体、半导体与绝缘体三大类。最常见的半导体是硅（Si），当然半导体也可以是两种元素形成的化合物，例如砷化镓（GaAs），但化合物半导体大多应用在光电方面。
绝大多数的电子组件都是以硅为基材做成的，因此电子产业又称为半导体产业。半导体技术最大的应用是集成电路（IC），举凡计算机、手机、各种电器与信息产品中，一定有 IC 存在，它们被用来发挥各式各样的控制功能，有如人体中的大脑与神经。
半导体技术的演进，除了改善性能如速度、能量的消耗与可靠性外，另一重点就是降低制作成本。降低成本的方式，除了改良制作方法，包括制作流程与采用的设备外，如果能在硅芯片的单位面积内产出更多的 IC，成本也会下降。所以半导体技术的一个非常重要的发展趋势，就是把晶体管微小化。当然组件的微小化会伴随着性能的改变，但很幸运的，这种演进会使 IC 大部分的特性变好，只有少数变差，而这些就需要利用其它技术来弥补了。
半导体技术的应用及发展：
1960年真空三极管的发明，为上世纪上半叶无线电和电话的发展奠定了基础。1947年，美国贝尔研究所的巴丁、肖克莱、不拉坦研制出第一个晶体三极管。它的出现成为上世纪下半叶世界科技发展的基础。其功耗极低，而且可靠性高，转换速度快，功能多样尺寸又小。因而成为当时出现的数字计算机的理想器件，并很快在无线电技术和军事上或得广泛的应用，由于研制晶体管，他们三人获得1956年诺贝尔物理学奖。
半导体材料在目前的电子工业和微电子工业中主要用来制作晶体管、集成电路、固态激光器等器件。我们现在常见的晶体管有两种，即双极型晶体管和场效应晶体管，它们都是电子计算机的关键器件，前者是计算机中央处理装置（即对数据进行操作部分）的基本单元，后者是计算机存储的基本单元。两种晶体管的性能在很大程度上均依赖于原始硅晶体的质量。
砷化镓单晶体材料是继锗、硅之后发展起来的新一代半导体材料。它具有迁移率高、禁带宽度大的优势。它是目前最重要、最成熟的化合物半导体材料，主要用于光电子和微电技术领域。
电子技术最初的应用领域主要是无线电通讯、广播、电视的发射和接收。雷达作为一种探测敌方飞行器的装置在第二次世界大战中大显身手，成为现代电子技术的一个重要领域。电子显微镜、各种波谱和表面能仪以及加速器、遥测、遥控和遥感、医学也是电子技术的一个重要领域。微电子技术和量子电子学是现代电子技术中最活跃的前沿领域之一。