目前,智能技術(shù)紡織品在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)變得越來越重要,除光纖傳感器的應(yīng)用外,作為新興材料的石墨烯也已經(jīng)被開發(fā)應(yīng)用于土工布的滲 漏檢測。石墨烯材料自問世以來,就受到了廣泛研究和關(guān)注,短短10年間,其在RFIDs、復合材料、傳感器及其相關(guān)產(chǎn)品等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟, 同時新興應(yīng)用領(lǐng)域仍在飛速發(fā)展。近期,石墨烯材料的應(yīng)用已經(jīng)擴展至工業(yè)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的土工合成材料領(lǐng)域,并被認為帶來了土工合成材料的革新。
1、石墨烯復合導電土工布的性能與應(yīng)用領(lǐng)域
石墨烯是目前世上額薄也是額堅硬的納米材料,具有高電導率、導熱性和高強度,同時具有疏水性,對所有氣體分子具有不可滲透性,可以提供超過 鋼材的強度和自修復能力,以及優(yōu)于銅的導電性。將石墨烯應(yīng)用在重慶土工布中制成的納米土工復合材料被認為是土工合成材料未來的發(fā)展趨勢,石墨烯 將賦予土工布優(yōu)異的性能包括優(yōu)良的導熱性能(導熱系數(shù)大)、良好的導電性、高強度(重量減輕)、穩(wěn)定性、自修復、疏水性、性能(防止過 濾堵塞)、溫度/壓力/濕度感應(yīng)功能(溫度、壓力變化及泄漏定位檢測)、大數(shù)據(jù)收集和解讀等??深A見的應(yīng)用領(lǐng)域包括廢棄物填埋、采礦、污水處 理廠、水庫、水壩和其他儲液池的襯砌系統(tǒng)等,在替代傳統(tǒng)EKG材料(電動土工合成材料)方面具有明顯優(yōu)勢,尤其是在儲液池漏液檢測方面極具潛力。
2、石墨烯復合導電土工布在漏液檢測上的應(yīng)用
當儲液池出現(xiàn)滲漏問題時,傳統(tǒng)的依靠監(jiān)測井等檢測的方法往往無法及時發(fā)現(xiàn)滲漏和確定滲漏點的位置。采用石墨烯復合導電土工布,當導電土工布 沒有被滲出液所浸泡時,其電阻為一常值,漏液浸濕土工布后電阻會發(fā)生改變,連于導電重慶土工布的專用設(shè)備可以實時檢測到電阻的變化,因此,可 以及時有效地發(fā)現(xiàn)滲漏,并通過不同位置檢測點的數(shù)據(jù)對比確定滲漏點的位置,從而及時對漏液點進行修復。
3、石墨烯復合導電土工布的制造
澳大利亞石墨烯技術(shù)公司Imagine IM與土工織物制造商Geofabrics Australasia合作,于2016年8月推出了石墨烯復合導電重慶土工布產(chǎn)品(Bidim?),并 宣布澳大利亞成為額個在大規(guī)模工業(yè)產(chǎn)品中使用石墨烯的國家。據(jù)悉,Imagine IM專門設(shè)立的北吉隆工廠提供了石墨烯涂層技術(shù)解決方案(imgne? X3母粒),由Geofabrics Australasia通過涂層的方法生產(chǎn)出導電土工布產(chǎn)品,目前主要用于垃圾填埋、采礦設(shè)施等的漏液檢測領(lǐng)域,額應(yīng)用安裝 計劃將于今年4月在昆士蘭州的煤層氣站進行。
什么是石墨烯
石墨烯在實驗室中是在2004年,當時,英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃消洛夫發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡單的方法得到 越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片,然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,撕開膠帶,就能把石墨片一分為二。不斷 地這樣操作,于是薄片越來越薄,額后,他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片,這就是石墨烯。這以后,制備石墨烯的新方法層出不窮,經(jīng)過5年的 發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn),將石墨烯帶入工業(yè)化生產(chǎn)的領(lǐng)域已為時不遠了。因此,在隨后三年內(nèi), 安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯 體系中分別發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)及常溫條件下的量子霍爾效應(yīng),他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。