石墨烯工业化的开端：有效减少工业管道腐蚀

曼彻斯特大学和TWI的研究人员经过不断研究发现，利用石墨烯可以延长石油和天然气工业管道寿命。   　　这项研究发表在“Advanced Materials Interfaces ”《先进材料界面》杂志上，名为（《应用的石墨烯/聚酰胺层压板超临界CO2和H2S阻挡层：有效阻止渗透的方法》），文中介绍：研究小组发现了一种将石墨烯掺入聚合物衬里的方法，这种聚合物衬里可以用于美国石油公司输送原油和天然气的管道。   　　使用石墨烯薄膜延长石油和天然气工业管道的寿命   　　这种输送管道一般由内层的聚合物或复合材料和外部加强钢制成。在这些管道内，流体压力非常高，除此之外，管道也常常面临着高温考验。在输送工程中，二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)和水会渗透到管道的保护层下，没有了保护层，作为增强结构的钢可能会被腐蚀，这就导致管道随着时间流逝渐渐失去了强度，这种结果最终就会导致灾难性失效的风险。   　　研究人员发现，如果将石墨烯与塑料进行机械混合，或者在内测涂上一层石墨烯，并不会影响管道通过性能。   　　然而，研究小组通过将一层薄的石墨烯纳米层压到聚酰胺11（PA11）上，最终能够生产出阻隔性能特别好的结构，聚酰胺11（PA11）是石油天然气管道衬里中常用的塑料。   　　为了验证是否可靠，在60°C和高达400倍大气压下对多层层压结构进行了测试，结果表明，与单独使用PA11相比，多层层压结构的CO2渗透率降低了90%以上，而H2S的渗透率可降低到无法检测的水平。   　　石墨烯虽然从合成和证实存在到今天只有短短十几年的时间，但是已成为今年学者研究的热点。石墨烯是一种由碳原子以sp?杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。具有相当好的柔韧性、透明性、而且比铜的导电性更好，此外，石墨烯是众所周知能够阻挡氦的材料，而氦是最难阻挡的气体。随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快。   　　仅在美国，石油和天然气行业的腐蚀成本就高达14亿美元。这种石墨烯技术有可能延长水下管道的使用寿命，从而减少维修所需的各类消耗。   　　领导曼彻斯特研究团队的教授Peter Budd说：“石墨烯有很多令人惊叹的特性，但是要大规模地利用它们并不是那么容易。我们的工作是将石墨烯带出实验室，让这种先进材料进入现实世界。   　　TWI研究部主任Paul Woollin博士说：“这项研究是TWI通过创新网络与世界领先大学有效合作的一个例子，利用我们的内部专家以及尖端测试能力，为各种最具挑战性工业难题找出新颖独特的解决方案。”   　　像这样可以大规模投入使用的石墨薄膜有潜力开辟广阔的新市场，并给无数的工业过程带来新革命，如食品包装、水过滤和气体分离等领域。