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- 發(fā)布時間2018-08-16 15:19
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使用石墨烯薄膜延長石油和天然氣工業(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。在輸送工程中，二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和水會滲透到管道的保護層下，沒有了保護層，作為增強結(jié)構(gòu)的鋼可能會被腐蝕，這就導(dǎo)致管道隨著時間流逝漸漸失去了強度，這種結(jié)果最終就會導(dǎo)致災(zāi)難性失效的風(fēng)險。
研究人員發(fā)現(xiàn)，如果將石墨烯與塑料進行機械混合，或者在內(nèi)測涂上一層石墨烯，并不會影響管道通過性能。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。
為了驗證是否可靠，在60°C和高達400倍大氣壓下對多層層壓結(jié)構(gòu)進行了測試，結(jié)果表明，與單獨使用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法檢測的水平。
石墨烯雖然從合成和證實存在到今天只有短短十幾年的時間，但是已成為今年學(xué)者研究的熱點。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，石油和天然氣行業(yè)的腐蝕成本就高達14億美元。這種石墨烯技術(shù)有可能延長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)曼徹斯特研究團隊的教授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驗室，讓這種先進材料進入現(xiàn)實世界。
TWI研究部主任Paul Woollin博士說：“這項研究是TWI通過創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與世界領(lǐng)先大學(xué)有效合作的一個例子，利用我們的內(nèi)部專家以及尖端測試能力，為各種最具挑戰(zhàn)性工業(yè)難題找出新穎獨特的解決方案。”
像這樣可以大規(guī)模投入使用的石墨薄膜有潛力開辟廣闊的新市場，并給無數(shù)的工業(yè)過程帶來新革命，如食品包裝、水過濾和氣體分離等領(lǐng)域。
