近日,位于浙江舟山的一座跨海輸電高塔,完成了最后的噴涂工作,并吊裝完成了安裝,這座塔高380米(比法國艾菲爾鐵塔還高50米),重7280噸,跨距2656米,是名副其實(shí)的“世界最高輸電鐵塔”。
不過這座安家在海島上的鐵塔卻面臨來自熱帶海洋環(huán)境下高鹽、高濕及高溫的侵襲。為減緩電力設(shè)施的銹蝕,保證電力設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)不受破壞,延長輸電鐵塔壽命,這座高塔特別使用了石墨烯改性重防腐涂料。
可別小看這一層薄薄的涂料,它可是能將高塔的防護(hù)壽命提高6年以上,具有耐老化和耐鹽霧性強(qiáng)等特點(diǎn)。這相當(dāng)于給高塔穿上了一身防腐“鎧甲”。
(圖片來源:央廣網(wǎng))
腐蝕到底有多可怕?
也許你會(huì)說,不就是防腐嗎?小小的腐蝕,有那么可怕嗎?
你別說,還真有!先來看一組數(shù)據(jù)吧,國際公認(rèn)腐蝕對每一國家造成的損失高達(dá)國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的 3%~5%。據(jù)美國腐蝕工程師協(xié)會(huì)(NACE)統(tǒng)計(jì),全球腐蝕成本估算為2.5萬億美元。
在我國,特別是近20年來我國國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值高速增長,經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和管理模式巨變,各行業(yè)的腐蝕事故明顯增加。2014 年,我國各行業(yè)腐蝕總成本約占國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的 3.34%,總額超過2萬1千億元人民幣,相當(dāng)于每個(gè)中國人當(dāng)年承擔(dān)1555多元的腐蝕成本。
(圖片來源:《腐蝕防護(hù)之友》)
在工程上,腐蝕導(dǎo)致的直接后果就是縮短工程材料的使用壽命和災(zāi)難性的事故,不但造成嚴(yán)重的人員傷亡,而且?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失;在環(huán)境安全方面,腐蝕產(chǎn)物或由腐蝕引發(fā)的化學(xué)物質(zhì)的泄漏可能嚴(yán)重污染水資源、大氣和土壤資源;在日常生活中,腐蝕問題時(shí)有發(fā)生,不僅影響物質(zhì)的美觀和使用,同時(shí)也會(huì)對人體健康和出行安全等造成嚴(yán)重威脅。
尤其對于新興海洋工程、海島工程等領(lǐng)域而言,腐蝕更是裝備、設(shè)施安全性和服役壽命的重要影響因素之一,嚴(yán)重影響了我國重大工程和裝備的可持續(xù)發(fā)展。
石墨烯涂料是個(gè)啥?
腐蝕造成的危害如此之大,人們當(dāng)然也一直在探索控制腐蝕的方法,其中一種就是使用重防腐涂料,以減小腐蝕破壞,保障苛刻腐蝕環(huán)境下裝備和設(shè)施可靠性和服役壽命。中科院寧波材料所薛群基院士和王立平研究員團(tuán)隊(duì)就以“石墨烯”為材料研制了重防腐涂料。
石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化連接形成六角型呈蜂巢晶格的平面二維材料,近年來一直受到科研界、企業(yè)界甚至各國政府的重視。由于碳原子之間化學(xué)鍵的特性,石墨烯極為堅(jiān)韌,可塑性良好,可以彎曲到很大角度而不斷裂,其楊氏模量約為1100 GPa,斷裂強(qiáng)度為130 GPa,比最好的鋼還要高100倍。
并且,石墨烯在可見光下透明但不透氣,具有很好的阻隔性能,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。通過引入石墨烯能夠增強(qiáng)涂層的附著力、耐沖擊等力學(xué)性能和對介質(zhì)的屏蔽阻隔性能,尤其是能夠顯著提高熱帶海洋大氣環(huán)境中服役涂層的抗腐蝕介質(zhì)(水,氯離子,氧氣等)的滲透能力,在大幅降低涂膜厚度的同時(shí),提高涂層的防腐壽命。
電鏡下的石墨烯 圖片來源:Lawrence Berkley National Laboratory
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