石墨烯工業(yè)化的開端:有效減少工業(yè)管道腐蝕
2018-08-28 17:03:13來(lái)源:賢集網(wǎng) 已被 798 人閱讀 有0人評(píng)論
內(nèi)容摘要:文章摘要:曼徹斯特大學(xué)和TWI的研究人員經(jīng)過不斷研究發(fā)現(xiàn),利用石墨烯可以延長(zhǎng)石油和天然氣工業(yè)管道壽命
曼徹斯特大學(xué)和TWI的研究人員經(jīng)過不斷研究發(fā)現(xiàn),利用石墨烯可以延長(zhǎng)石油和天然氣工業(yè)管道壽命。 這項(xiàng)研究發(fā)表在“Advanced Materials Interfaces ”《先進(jìn)材料界面》雜志上,名為(《應(yīng)用的石墨烯/聚酰胺層壓板超臨界CO2和H2S阻擋層:有效阻止?jié)B透的方法》),文中介紹:研究小組發(fā)現(xiàn)了一種將石墨烯摻入聚合物襯里的方法,這種聚合物襯里可以用于美國(guó)石油公司輸送原油和天然氣的管道。 使用石墨烯薄膜延長(zhǎng)石油和天然氣工業(yè)管道的壽命 這種輸送管道一般由內(nèi)層的聚合物或復(fù)合材料和外部加強(qiáng)鋼制成。在這些管道內(nèi),流體壓力非常高,除此之外,管道也常常面臨著高溫考驗(yàn)。在輸送工程中,二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和水會(huì)滲透到管道的保護(hù)層下,沒有了保護(hù)層,作為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的鋼可能會(huì)被腐蝕,這就導(dǎo)致管道隨著時(shí)間流逝漸漸失去了強(qiáng)度,這種結(jié)果最終就會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性失效的風(fēng)險(xiǎn)。 研究人員發(fā)現(xiàn),如果將石墨烯與塑料進(jìn)行機(jī)械混合,或者在內(nèi)測(cè)涂上一層石墨烯,并不會(huì)影響管道通過性能。 然而,研究小組通過將一層薄的石墨烯納米層壓到聚酰胺11(PA11)上,最終能夠生產(chǎn)出阻隔性能特別好的結(jié)構(gòu),聚酰胺11(PA11)是石油天然氣管道襯里中常用的塑料。 為了驗(yàn)證是否可靠,在60°C和高達(dá)400倍大氣壓下對(duì)多層層壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明,與單獨(dú)使用PA11相比,多層層壓結(jié)構(gòu)的CO2滲透率降低了90%以上,而H2S的滲透率可降低到無(wú)法檢測(cè)的水平。 石墨烯雖然從合成和證實(shí)存在到今天只有短短十幾年的時(shí)間,但是已成為今年學(xué)者研究的熱點(diǎn)。石墨烯是一種由碳原子以sp?雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。具有相當(dāng)好的柔韌性、透明性、而且比銅的導(dǎo)電性更好,此外,石墨烯是眾所周知能夠阻擋氦的材料,而氦是最難阻擋的氣體。隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破,石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐正在加快。 僅在美國(guó),石油和天然氣行業(yè)的腐蝕成本就高達(dá)14億美元。這種石墨烯技術(shù)有可能延長(zhǎng)水下管道的使用壽命,從而減少維修所需的各類消耗。 領(lǐng)導(dǎo)曼徹斯特研究團(tuán)隊(duì)的教授Peter Budd說:“石墨烯有很多令人驚嘆的特性,但是要大規(guī)模地利用它們并不是那么容易。我們的工作是將石墨烯帶出實(shí)驗(yàn)室,讓這種先進(jìn)材料進(jìn)入現(xiàn)實(shí)世界。 TWI研究部主任Paul Woollin博士說:“這項(xiàng)研究是TWI通過創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與世界領(lǐng)先大學(xué)有效合作的一個(gè)例子,利用我們的內(nèi)部專家以及尖端測(cè)試能力,為各種最具挑戰(zhàn)性工業(yè)難題找出新穎獨(dú)特的解決方案。” 像這樣可以大規(guī)模投入使用的石墨薄膜有潛力開辟?gòu)V闊的新市場(chǎng),并給無(wú)數(shù)的工業(yè)過程帶來(lái)新革命,如食品包裝、水過濾和氣體分離等領(lǐng)域。
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