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慧正资讯：澳大利亚弗林德斯大学的研究人员最近开发了一种用于管道的智能涂层，可以去除水中的汞，同时防止腐蚀和溶剂损坏。据报道，该涂层还可以防止混凝土表面的酸和水损坏。
这篇题为“用硫磺和双环戊二烯制成的共聚物涂覆表面的工艺”由 Maximilian Mann、Bowen Zhang博士、Samuel J. Tonkin、Christopher T. Gibson、Zhongfan Jia、Tom Hasell博士和Justin M. 撰写，最近发表在《聚合物化学》（Polymer Chemistry）杂志上。
关于这种涂层
“这种新涂层很容易由元素硫和二环戊二烯（DCPD是石油精炼的副产品）制成，它具有多功能性，使我们能够以各种有用的方式使用它，并用于更持久的工业产品和组件，”弗林德斯大学博士生和主要作者Mann说。“这个令人兴奋的新研究领域将基础化学扩展到了几个实际应用中。”
“制造涂层的方法比以前用于相关涂层的方法更安全。该团队开发了一种低温过程来防止失控反应，”共同作者利物浦大学研究员Bowen Zhang博士补充道。
根据这项研究，在140摄氏度（284华氏度）的固化过程后，由于硫与DCPD之间的反应，该材料变得不溶并耐酸和溶剂。然后，研究人员在硅胶上涂上可溶性低聚物，以测试汞从水中的去除情况。
将100毫克涂覆的二氧化硅添加到水和汞的溶液中，然后使用上下混合器搅拌。重复该测试，涂层显示出“高效”的汞吸收，未固化样品在两小时内去除了超过 99%的汞，同时固化样品去除了至少92%的汞。
为了测试涂层对腐蚀和溶剂的保护，该团队将涂层技术应用于金属、混凝土和聚氯乙烯。此外，还将其应用于水泥，试验表明，它可以防止酸和水的渗透。
研究小组报告说，涂层可以通过加热来修复划痕和其他损坏。由于涂层的化学结构，这一过程可能会发生，从而使硫键被破坏和重组。
弗林德斯大学纳米科学与技术研究所教授查尔克说：“智能涂层的独特化学成分能够保护基材，主动去除水和油中的有毒汞物质，并且可修复，从而确保其可持续性。” .
“该涂层具有耐溶剂性，还可以去除油水混合物中的汞，这对于石油和天然气行业的修复非常重要。”
该研究是在英国利物浦大学Hasell实验室的交流中进行的，这是一个正在进行的合作，一部分是在Chalker实验室和Hasell实验室之间进行的合作，该项目是由澳大利亚研究委员会资助的。
其他管道涂层研究
2018年，西南研究院（Southwest Research Institute）的研究人员宣布，他们开发了一种用超疏水涂层保护管道内部的方法，他们认为这种方法可以防止水下管道内水合物晶体的聚集。
SwRI的 Lotus 系列涂料因其超疏水特性而得名，可在专业车间使用等离子沉积工艺进行施工。
“我们使用真空工艺生产这些涂层，其中等离子体（一种由自由电子加上电离原子和分子组成的物质状态）在整个管道被点燃，同时引入一种或多种化学物质，”， SwRI的科学家Michael Miller解释说。“该过程选择性地将化学物质分解成离子，然后加速到管道表面，在那里它们立即进行聚合，形成一层薄的、玻璃状的、耐用的涂层。”
开发该涂层系列的科学家表示，可以根据它们所要服务的功能对它们进行操作以展示出不同的表面特性。
当水与某些气体结合时，会在低温管道中形成水合物，形成冰状晶体，在水的冰点以上可以保持固态。当它们形成堵塞时，它们会给管道内部带来问题，需要昂贵的干预措施来消除它们。水合物最有可能在海底管道等高压、低温环境中积聚。
SwRI指出，水合物通常是通过化学添加剂或加热夹套来防止的，这成本很高。SwRI当时正与一家能源服务公司合作，将Lotus涂层工艺商业化，用于管道建设。SwRI表示，管道内的Lotus涂层还可以防止石蜡和其他可以在深油井内积聚的物质的积聚。
那年晚些时候，曼彻斯特大学和TWI Ltd.的研究人员开发了一种将石墨烯加入聚合物衬里的方法，可以延长海洋管道的使用寿命。
这项发表在Advanced Materials Interfaces上的研究表明，如果将石墨烯与塑料混合，或者如果使用单层石墨烯，气体仍然可以通过，这可能会随着时间的推移损坏钢材。
但是，当研究人员将一层薄薄的石墨烯纳米片层压到聚酰胺11（一种传统上用于这些管道衬里的塑料）上时，该团队能够创造出充当隔音屏障的结构。该材料在60摄氏度、比大气压力高400倍的压力下进行测试。结果如何？ 与单独使用 聚酰胺11相比，二氧化碳渗透减少90%以上。硫化氢的渗透降低到无法检测到的水平。
石墨烯柔韧透明，导电率比铜高，可用于阻挡氦气，这种气体以极难阻挡而著称。
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