石墨烯復(fù)合導(dǎo)電土工布開啟智能土工布新紀(jì)元

　　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(fù)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(shí)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(kuò)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(rèn)為帶來了土工合成材料的革新。

　　1、石墨烯復(fù)合導(dǎo)電土工布的性能與應(yīng)用領(lǐng)域

　　石墨烯是目前世上薄也是堅(jiān)硬的納米材料，具有高電導(dǎo)率、導(dǎo)熱性和高強(qiáng)度，同時(shí)具有疏水性，對(duì)所有氣體分子具有不可滲透性，可以提供超過鋼材的強(qiáng)度和自修復(fù)能力，以及優(yōu)于銅的導(dǎo)電性。

　　將石墨烯應(yīng)用在土工布中制成的納米土工復(fù)合材料被認(rèn)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(dǎo)熱性能(導(dǎo)熱系數(shù)大)、良好的導(dǎo)電性、高強(qiáng)度(重量減輕)、穩(wěn)定性、自修復(fù)、疏水性、抗菌性能(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。

　　可預(yù)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(chǔ)液池的襯砌系統(tǒng)等，在替代傳統(tǒng)EKG材料(電動(dòng)土工合成材料)方面具有明顯優(yōu)勢，尤其是在儲(chǔ)液池漏液檢測方面極具潛力。

　　2、石墨烯復(fù)合導(dǎo)電土工布在漏液檢測上的應(yīng)用

　　當(dāng)儲(chǔ)液池出現(xiàn)滲漏問題時(shí)，傳統(tǒng)的依靠監(jiān)測井等檢測的方法往往無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏和確定滲漏點(diǎn)的位置。采用石墨烯復(fù)合導(dǎo)電土工布，當(dāng)導(dǎo)電土工布沒有被滲出液所浸泡時(shí)，其電阻為一常值，漏液浸濕土工布后電阻會(huì)發(fā)生改變，連接于導(dǎo)電土工布的專用設(shè)備可以實(shí)時(shí)檢測到電阻的變化，因此，可以及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)滲漏，并通過不同位置檢測點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)比確定滲漏點(diǎn)的位置，從而及時(shí)對(duì)漏液點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)。

　　石墨烯導(dǎo)電土工布的漏液檢測

　　3、石墨烯復(fù)合導(dǎo)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(fù)合導(dǎo)電土工布產(chǎn)品(Bidim®），并宣布澳大利亞成為第一個(gè)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(dǎo)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，首個(gè)應(yīng)用安裝計(jì)劃將于今年4月在昆士蘭州的煤層氣站進(jìn)行。

　　根據(jù)Imagine IM的估計(jì)，相比于現(xiàn)有解決方案，該技術(shù)可以節(jié)省20%～40%的成本。經(jīng)測試表明，利用石墨烯的導(dǎo)電性可檢測土工織物中孔徑低至1mm的泄漏，且在低至5kV的試驗(yàn)電壓下也能顯示出可靠的結(jié)果，試驗(yàn)沒有產(chǎn)生任何誤報(bào)。甚至在土工布存在變形的情況下，以15kV的試驗(yàn)在距接地線1～20m處均能確保測試靈敏度，成為一種極具成本效益的導(dǎo)電土工布解決方案。

　　另外，imgne®X3作為石墨烯涂層可以增強(qiáng)紡織品和其他材料的電導(dǎo)率，而不會(huì)影響材料本身的強(qiáng)度和其他特性。Imagine IM預(yù)計(jì)其將在今年1季度通過imgne®X3母粒的銷售許可獲得第一筆收入。

　　劍橋石墨烯中心(The Cambridge Graphene Centre，CGC)在此之前也已經(jīng)開發(fā)了一種石墨烯土工膜材料生產(chǎn)技術(shù)，包括關(guān)鍵制造設(shè)備擠出系統(tǒng)。Bandera Spa是與CGC在生產(chǎn)石墨烯土工膜和片材方面合作的公司之一，據(jù)該公司介紹，其用于石墨烯土工合成材料的工業(yè)化擠出生產(chǎn)線產(chǎn)量可高達(dá)每小時(shí)幾噸，可生產(chǎn)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的寬度達(dá)22m、用于包裝等領(lǐng)域的寬度達(dá)3m、以及用于防水系統(tǒng)的寬度達(dá)8.5m的產(chǎn)品，產(chǎn)品可根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域具有多層(3～9層)結(jié)構(gòu)。

來源：紡織導(dǎo)報(bào)

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