石墨烯復合導電土工布在漏液檢測上的應用

目前，智能技術紡織品在土木工程領域的應用已經變得越來越重要，除光纖傳感器的應用外，作為新興材料的石墨烯也已經被開發應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注，短短10年間，其在RFIDs、復合材料、傳感器及其相關產品等領域的應用已經日趨成熟，同時新興應用領域仍在飛速發展。

近期，石墨烯材料的應用已經擴展至工業領域大規模應用的土工合成材料領域，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用領域

石墨烯是目前世上最薄也是最堅硬的納米材料，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，以及優于銅的導電性。

將石墨烯應用在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展趨勢，石墨烯將賦予土工布優異的性能包括優良的導熱性能（導熱系數大）、良好的導電性、高強度（重量減輕）、穩定性、自修復、疏水性、抗菌性能（防止過濾堵塞）、溫度/壓力/濕度感應功能（溫度、壓力變化及泄漏定位檢測）、大數據收集和解讀等。

可預見的應用領域包括廢棄物填埋、采礦、污水處理廠、水庫、水壩和其他儲液池的襯砌系統等，在替代傳統EKG材料（電動土工合成材料）方面具有明顯優勢，尤其是在儲液池漏液檢測方面極具潛力。

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2.石墨烯復合導電土工布在漏液檢測上的應用

當儲液池出現滲漏問題時，傳統的依靠監測井等檢測的方法往往無法及時發現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生改變，連接于導電土工布的專用設備可以實時檢測到電阻的變化，因此，可以及時有效地發現滲漏，并通過不同位置檢測點的數據對比確定滲漏點的位置，從而及時對漏液點進行修復。

石墨烯導電土工布的漏液檢測

3.石墨烯復合導電土工布的制造

澳大利亞石墨烯技術公司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土工布產品（Bidim®），并宣布澳大利亞成為第一個在大規模工業產品中使用石墨烯的國家。據悉，Imagine IM專門設立的北吉隆工廠提供了石墨烯涂層技術解決方案（imgne® X3母粒），由Geofabrics Australasia通過涂層的方法生產出導電土工布產品，目前主要用于垃圾填埋、采礦設施等的漏液檢測領域，首個應用安裝計劃將于今年4月在昆士蘭州的煤層氣站進行。

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

另外，imgne® X3作為石墨烯涂層可以增強紡織品和其他材料的電導率，而不會影響材料本身的強度和其他特性。Imagine IM預計其將在今年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）在此之前也已經開發了一種石墨烯土工膜材料生產技術，包括關鍵制造設備擠出系統。Bandera Spa是與CGC在生產石墨烯土工膜和片材方面合作的公司之一，據該公司介紹，其用于石墨烯土工合成材料的工業化擠出生產線產量可高達每小時幾噸，可生產用于農業領域的寬度達22m、用于包裝等領域的寬度達3m、以及用于防水系統的寬度達8.5m的產品，產品可根據應用領域具有多層（3～9層）結構。

（紡織導報）