סביבות הנחתיות מציגות כמה מהתנאים האגרסיביים ביותר לחומרים מבניים.אונייה, פלטפורמות offshore, צינורות, תשתיות תת-ימיות להתמודד עם התקפה מתמדת של מים מלוחים, ביופולינג, שחיקה מכנית מגלים ומהריסות, וטמפרטורות משתנות של גרפים חשמליים ייחודיים.במשך עשרות שנים, ציפויים ימיים מסורתיים המבוססים על מתכות כבדות כמו נחושת ומערכת פולימרומית מורכבת כדי לספק רמה של הגנה, לעתים קרובות, של פתרונות מגנטיים חדשים, עמידות מגנטיים, כגון אטומיים, עמידות מכנית, עמידות מכנית, עמידות עצמית, יש מגבלות מכנית, אשר מופעלת, אך ורקפתים, היא מספקת של אטומים, היא מספקת של אטומית, היא מספקת של אטומים, היא מספקת של אטומים מגנטית, עמידות עצמית, היא גורמת לציפוי כוח מגנטית, עמידות מכנית, עמידות עצמית, עמידות רגשית, היא מספקת, לעתים קרובות, עמידות עצמית, עמידות עצמית, עמידות עצמית, עמידות עצמית נמוכה יותר, היא מספקת, היא מספקת, היא מספקת, עמידות, על פני אטומים, על פני אטומים, על פני אטומים של אטומים, היא מספקת, על פני אטומים, כיפית מגנטית, כיפית גבוהה

מדע גראפנו: ננומטרי עם נכסים לא תואמים

Graphene מתואר לעתים קרובות כ גביש דו-ממדי כי זה רק אחד אטום עבה. כל אטום פחמן מחובר לשלוש שכנים בדפוס דבש, משאיר אלקטרונים חינם נע עם מהירות בליסטית קרובה.מבנה זה נותן גרפן כוח רב-עוצמה של כ 130 GPa - הביא חזק פי 200 מאשר פלדה מבנית - בעוד נשאר משקל וגמיש מאוד של שלה, את המודולים של 1Paross יכול להיות מכווני מגנטית, כולל מגנטית מינרלים מגנטיים מורכבים, 000 גדול יותר, 000, 000, 000, 000.

כאשר משולבים לתוך פולימר או resin ממטריקס, גרפן ננופלים או רק מעט גרפן (FLG) לפעול כמו מחסומים פיזיים ו reforcing מלאנים. יחס היבט גדול ושטח פני השטח גבוה של גרפן ליצור נתיב מתפתל עבור מינים קורוזיים, להאט את הפענוח שלהם עד תת-מעור מתכת.

שיפור כוח מכני: תפקידו של גראפן ב-Tougher Coatings

המוקד העיקרי של מאמר זה הוא שיפור של כוח מכני. Uncoated או מעוותק פלדה בסביבה ימית סובל משחיקה על ידי חלקיקים חול מושעה, השפעה מ גלים ו פסולת צף, ועייפות מכנית ממחזורי מתח קבועים.אפילו ציפויים באיכות גבוהה יכול לפצח או להרוס מעל זמן בתנאים אלה. Graphene particulates, כאשר מפוזרים באופן אחיד בתוך הציפוי, ליצור ציפויים יותר, אשר עשוי לספוג, כמו מכניקה, לפני שגורם אנרגיה רחב יותר, הוא מסגסוגת, הוא ממנגנון זה יכול לספוג יותר, 000.

כמה מחקרים הגדירו את השיפור הזה.לדוגמה, מחקר 2019 ב-FLT:0Progress in Organic CoatingsFLT:1 דיווח כי הוספת רק 0.5 אחוז תחמוצת גרפן לציפוי ימי פוליאורגני גדל חוזקו העפילי ב- 35% ומודוליו של יאנג ב-47%.

השפעה והתנגדות

ציפויים ימיים חייבים לסבול לא רק חיכוך קבוע מזרימת מים, אלא גם השפעות אנרגיה גבוהה מדי פעם - קולות עם כרמים, אירועים מעומקים, או אפילו השפעות קרח באזורים הקוטביים. הקשיחות יוצאת הדופן של Graphene וגמישות עוזר לציפוי סופג את ההשפעות האלה ללא סדקים.יתר על כן, תכונות סיכה של גרפן להפחית מטבוליזם, אשר פחות ללבוש במהלך מגע רצוף עם קווי מחוספס או מדמיע, הראות קרח.

המונחים: Flexibility

כוח מכני אינו רק על קשיחות; דבקות תת-התחסין וגמישות להכיל תנועת תת-סטריט הם קריטיים באותה מידה. אנרגיית פני השטח הגבוהה של Graphene וקבוצות פונקציונליות רבות (במקרה של תחמוצת גרפן) מאפשרות חיבור כימי חזק עם תת-קרקעית המתכת וגם את הסגנית האורגנית.זה משפרת את החמצון ומונעת תחת קורוזיה של הסרט, גם כי גרפן, כי גרפן יכול לחזק את הציפוי זה עם הציפוי גסה עם הציפויחות תחת גרורות עם הציפויחות.

התנגדות קורוזיה: Graphene כמחסום בלתי ניתן למניעה

בעוד כוח מכני הוא הנושא המרכזי, אי אפשר לדון ציפויים ימיים ללא התייחסות לקורטוזיה.חוסר היכולת של Graphene למים, חמצן, ומושגים כלורוריד הוא ככל הנראה הנכס החשוב ביותר עבור יישומים נגד קורוזיה. אפילו שכבת יחיד של גרפן פתע הוא בלתי אפשרי למולקולות קטנות - נכס שאושר על ידי Nair et al ב-2008, ציפויים מרובים של גרפים מפוצצים באופן קבוע (Ficial) הוא בלתי פתומים של גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף באופן עקבי גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף אלפי גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרפים גרף גרפים גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף

אפקט מחסום זה גם מחלחל עם חיזוק מכני. ציפוי שמתנגד לסדקים ולדהמהות שומר על שלמות המחסום שלו יותר זמן. versely, מחסום המונע לחות בתוקפנות מגן על החידה של הציפוי ומונע היווצרות blister.אפקט המשולב הוא ציפוי כי מאוד החוצה מפורשים קונבנציונאלי אבץ או פתיתי זכוכית מואצים במבחנים ההזדקנות.

מניעת ביו-פופולינג: יתרון מכני משני

ביופוקס – הצטברות של barnacles, אצות, ואורגניזמים אחרים על פני השטח שקועים - מייצרת גרור מכני משמעותי, מגביר את צריכת הדלק, ויכולה לפגוע ביושרה ציפוי כמו אורגניזמים ולהגדיל. ציפויים מסורתיים נגד ציפוי לעתים קרובות להסתמך על משטחים רעילים כמו tributyltin (בבטבעת שדות שיפוט רבים) או תרכובות נחושת.

אפקט נוגד חיטוי זה משפר באופן עקיף את הכוח המכאני, כי פחות אורגניזמים פירושו פחות צורך ניקוי אגרסיבי, אשר יכול abrade וחלש ציפויים. יתר על כן, משטח חלק מקטין את גרר הידרודינמיקה, ומאפשר לספינות לנוע מהר יותר עם פחות כוח מנוע - יתרון תפעולי ברור.

יישומים בתעשיית הנחתים

ציפויים מבוססי Graphene כבר עוברים ממחקרים מעבדה ניסויים בעולם האמיתי ושימוש מסחרי מוגבל. כמה מגזרים מובילים את האימוץ:

אוניות ההולס והשורות

משלוח מסחרי, ציי צי ימי, ויאכטות נופש כולם נהנים מתחזוקה מופחתת ויעילות דלק משופרת. יצרני ציפוי גדול כמו Akzo Nobel, PPG, Jotun פיתחה גרפים-enhanced גרסאות של מוצרי הדגל שלהם.לדוגמה, Akzo Nobel's FLT:0 intersleekFLT:1 עכשיו משלב גרפן משופר עבור עמידות בשנת 2022, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

Offshore Platforms ו-Renewable Energy

Offshore שמן ופלטפורמות גז, כמו גם טורבינות רוח צף, דורשים ציפויים שיכולים לעמוד עשרות שנים של חשיפה ללא כישלון.ציפוי Graphene נבדקים על רגליים מעיל, עלייה, ורשתות mooring. היתרונות כוח מכני הם בעלי ערך במיוחד באזור מתיז, שבו תנאי ציליצי רטובים רטובים צ'רי להאיץ את קורוזיה וציפוימנטום בבריטניה.

תשתיות תת-קרקעיות ו- Subsea Infrastructure

צינורות תת-ימיים מתמודדים עם לחץ פנימי, כוחות הידרוסטטיים חיצוניים, ומוחקה מהובלת סימנט.פוליאתילן או ציפויים היתוך מופצים הם סטנדרטיים, אבל הם יכולים לסבול מנזקים במהלך ההתקנה או מהתקפות עוגן. Graphene-modified fusion-boned fusion-boned fusion-boned fusion-boned epoxys הראו השפעה גבוהה משמעותית ולהפחית מים לקחת בסימולציות על פי מחקר, על ידי 20 ק"מדומים, כדי להפיץ על ידי LTR.

השוואה עם מושבים מסורתיים

כדי להעריך באופן מלא את היתרונות של ציפויים מבוססי גרפן, זה עוזר להשוות אותם עם מערכות קונבנציונליות:

  • (FLT:0) זינקין-עשירים: veFLT:1 אלה מספקים הגנה גליונית אבל הם כבדים, מתפתלים, ומוכנים לזרז. Graphene epoxies תואם או לעלות על ההתנגדות קורוזיה שלהם ללא עונש משקל או חששות זיהום אבץ.
  • (FLT:0)Glass-flake ציפויים: גרף 1) גלי זכוכית יוצרים מחסום, אך יכול לפרוץ במהלך יישום או השפעה. גמישותו של Graphene וחוזקו למנוע בעיה זו שברירית.
  • (FLT:0) פוליאוריזלוקסאן ופוליאורטן טופקטאטים: 1FreaLT אלה מציעים יציבות UV טובה אבל חיזוק מכני מוגבל. תוספי Graphene לשפר את הגרדנות ואת ההתנגדות תוך שמירה על עמידות UV.
  • (FLT:0) צבע נגד חומרים המבוססים על נוגדנים: ⁇ FLT 1:1 ציפוי Graphene יכול לספק ביצועים דומים נגד מיפוי מבלי לשחרר נחושת רעילה למים, היישר עם תקנות סביבתיות קפדניות יותר.

שילוב זה של שיפורים - מכני, מחסום וסביבתי - מציג ציפויים מבוססי גרפן כחלופה מעולה על פני מדדי ביצועים מרובים.

אתגרים בייצור ומימוש

למרות היתרונות ברורים, מוצרים "גרף" נפוצים הם למעשה מספר רב של קשקשים וחסכוניים של גרפן באיכות גבוהה. מוצרים מסחריים רבים "גרף" הם למעשה רק מעט גרפים או פיתיקים מעוקלים שאינם מספקים את היתרונות הצפויים. Achieving פיזור אחיד של ננופלים ב- מולקולוס הוא עוד הדבקה טכנית; achieving סגסוגת עם גרפים ו- קיבולת גבוהה (מחץ) עם גרף של גרף (מחץ) עם גרף של גרף של גרף גרף גרף גרף (מחץ) עם גרף של גרף גבוה גרף גרף גרף (מחץ) עם גרף גרף גרף (מחץ) עם גרף גרף) עם גרף גרף גרף גרף גרף גבוה יותר) עם גרף של גרף גרף גרף גרף גרף גרף גרף (מחץ גרף גרף גרף (מחץ) עם גרף עם גרף גרף גרף גבוה יותר) עם גרף גרף גרף גרף גרף (מחץ) עם גרף גרף עם גרף גרף גרף גרף גרף מטבוליזם) עם גרף גרף מטבוליזם (מ

דאגות בריאותיות ובטיחות דורשות גם תשומת לב.שאיפת חלקיקים גרפיים בסדר גודל עלולה להוות סיכון נשימתי, ולכן יש ליישם ציפויים בסביבה מבוקרת עם אוורור מתאים וציוד הגנה אישי.לאחר שנרפא, הגרפן כבול בתוך ממטריקס הצבעים, מזרז חשיפה.

נתוני ביצועים לטווח ארוך גם מוגבלים.רוב המחקרים מואצים בדיקות מעבדה לאורך כמה אלפי שעות. חשיפה בעולם האמיתי במשך עשרות שנים, במיוחד במים טרופיים עשירים ב-UV, נדרשים כדי לאמת תחזיות.ככל שספינות ומבנים נוספים מכוסים בחומרים מבוססי גרפן, נתונים אלה יצטברו.

כיוונים עתידיים: Multifunctional and Smart Coatings

הדור הבא של ציפויי גרף גרף יעבור מעבר לכוח מכני והגנה על קורוזיה. החוקרים מפתחים ציפויים "חכמים" שיכולים לזהות נזק, מעכבי שחרור, או אפילו סדקים קטנים-עצמיים. מוליכות החשמל של גראפן מאפשרת להטביע חיישנים שעוקבים אחר יושרה בזמן אמת - כלומר שינויים בהתנגדות לגילוי של דלמנטום או נזק.

עוד שדרות מלהיבות משלבות גרפן עם ננו-חומרים אחרים.לדוגמה, גרפן-מואליבדן disulfide (MoS2) היברידים מספקים שפע גבוה והתנגדות ללבוש, אידיאלי עבור פירים הנעה וסולנים. Graphene-titanias מציעים תכונות נוגדות photocatalytic: תחת השמש, טיטניום דו-חמצני מתפרקת באופן לא חוקי, בעוד גרף מונע השפעה כה רבה של תפקודים.

בנוסף, דחיפה לדה-קרביזציה בשילוח משפיעה על פיתוח ציפוי האור. ציפוי גרפן קל משקל יכול להפחית את המשקל החל על hulls (בהשוואה לצבעים מסורתיים כבדים), לתרום חיסכון דלק.הארגון הימי הבינלאומי (IMO) אנרגיה Efficiency קיים מדד אוניות (EEXI) ו- Carbontensity (CI) הם ב-ivating טכנולוגיות אלה ולהפחית את מטרות דלק באופן מושלם.

מסקנה

ציפויים ימיים מבוססי Graphene מייצגים התקדמות טרנספורמטיבית בהגנה על ספינות, מבנים בחו"ל, תשתיות תת-ימיות.על ידי שיפור כוח מכני - באמצעות שיפור עמידות ההשפעה, סובלנות המוח, סדקים, וגמישות מתמשכת - הם מתייחסים לאתגרים הדוחקים ביותר של הסביבה הימית. בשילוב עם עמידות גבוהה יותר של שדה מבוזר ונכסים לא רעילים, ציפויים אלה להאריך את החיים, להפחית את עלויות תחזוקה, תוך כדי פיזור ארוך יותר של איכות חיים, בעוד שעדיין מופעלת, צמיחה גבוהה, כמו גם כן, כוח חיים, צמיחה סטנדרטית, ממשיכה להיות יעיל יותר, כמו גם פיתוח איכות חיים, והתרחבות גבוהה יותר, כמו גם גרף, כמו גם גרף של ציוד פיתוח, צמיחה, צמיחה יעילה יותר, כמו גם גרף, צמיחה גבוהה יותר, צמיחה, צמיחה גבוהה יותר, לטווח ארוך יותר, כמו גם תכונות מתקדמות, כמו גם קיבולת גבוהה יותר, צמיחה, צמיחה, לטווח ארוך יותר, צמיחה גבוהה יותר, לטווח ארוך יותר, צמיחה, צמיחה, לטווח ארוך טווח, כמו גם קיבולת גבוהה יותר, צמיחה, צמיחה, צמיחה, לטווח ארוך יותר, כמו גם קיבולת גבוהה יותר, כמו גם סימולציה, לטווח ארוך יותר, צמיחה גבוהה יותר של ציוד ניהול, שמירה על פני השטח של ציוד פיתוח, שמירה

(המאמר הזה הוא למטרות מידע ואינו מהווה ייעוץ הנדסי מקצועי.תמיד להתייעץ עם מהנדס חומרים מוסמך ויצרן ציפוי לדרישות יישום ספציפיות.