碳纳米管
小雨在中国科技馆内看到了对“碳纳米管”材料的介绍后(如图27所示),想更加详细的了解,于是就上网搜索。
她了解到碳纳米管作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。
如图28所示,它是由一些柱形的碳管同轴套构而成,直径大约在1 到30nm 之间,长度可达到1μm(1μm=103nm)。
这种管完全由碳原子构成,并可看成是由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴,卷曲360°而形成的无缝中空管,相邻管子之间的距离约为0.34nm。
碳纳米管的抗拉强度最大可达到2×1011Pa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,它是最强的纤维,在强度与重量之比方面,这种纤维是最理想的。
如果用碳纳米管做成绳索,是迄今唯一可从月球挂到地球表面而不会被自身重量拉折的绳索,如果用它做成地球——月球载人电梯,人们来往月球和地球便方便了。
用这种轻而柔软、结实的材料做防弹背心那就更加理想了。
碳纳米管可用于锂离子电池负极材料。
碳纳米管的层间距为0. 34nm ,略大于石墨的层间距0. 335nm,这有利于Li+的嵌入与迁出,它特殊的圆筒状构型不仅可使Li +从外壁和内壁两方面嵌入,又可防止因溶剂化Li+嵌入引起的石墨层剥离而造成负极材料的损坏。
碳纳米管掺杂石墨时可提高石墨负极的导电性,消除极化。
实验表明,用碳纳米管作为添加剂或单独用作锂离子电池的负极材料均可显著提高负极材料的嵌Li +容量和稳定性。
碳纳米管对接触它的人的眼睛、皮肤会引起不适,可能会引起呼吸系统的疾病,对某些水生生物来说是有毒的。
因此研究人员表示,在碳纳米管未来发展前景问题上,必须慎重和有准备地进行权衡。
人们还没有充分了解其对环境和人类健康的影响,应防止它作为大规模生产材料进入环境中。
40.请根据上述材料,回答下列问题:
(1)两个Li +之间有相互(选填“吸引”或“排斥”)的作用。
(2)请写出碳纳米管的优点(写出一条即可);请设想一种碳纳米管材料
在未来生产生活中的应用。
(3)小雨在对碳纳米管的资料进行整理后,提出了以下几个问题,你认为可探究的问题是(选填选项前的字母)。
A.碳纳米管容易导电吗?
B.碳纳米管为什么这么薄?
C.碳纳米管在生活中有什么用处?
D.碳纳米管的抗拉强度与它的直径有什么关系?
参考答案(1)排斥
(2)抗拉强度大、重量轻等
做成耐拉的绳索、做成防弹背心、用于电池(答出一条即可,其他答案合理也给分)。