機(jī)械工程師開發(fā)出3D打印碳納米管可以幫助檢測(cè)石油管道泄漏

dy1993   2017-01-12 10:10:11

碳納米管長期以來都是科學(xué)雜志上的頭條新聞,就像3D打印一樣。但是當(dāng)兩者都與正確的聚合物結(jié)合時(shí),在這種情況下出現(xiàn)了一些特殊的情況:導(dǎo)電性增加,并且使得可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液體。

在知名的微納米技術(shù)領(lǐng)域,機(jī)械工程師Daniel Therriault教授和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)此進(jìn)行了一個(gè)相關(guān)性的研究。這項(xiàng)研究的結(jié)果看起來像一塊布;但是一旦液體與其接觸,這塊布能夠識(shí)別其性質(zhì)。在這種情況下,它是乙醇,但它可能是另一種液體。這種方法對(duì)于使用無數(shù)有毒液體的重工業(yè)來說是一個(gè)了不起的優(yōu)勢(shì)。

一個(gè)簡單而有效的配方

雖然看似簡單,但配方是如此高效,為此,Therriault教授竭力保護(hù)它的專利。事實(shí)上,一家美國公司已經(jīng)將這種可印刷的材料商業(yè)化,它是高導(dǎo)電性的,并具有各種潛在的應(yīng)用。

第一步:取熱塑性塑料,并用溶劑將其轉(zhuǎn)變成溶液,使其變成液體。第二步:由于這種熱塑性溶液的多孔性,碳納米管可以以前所未有的方式摻入其中,有點(diǎn)像將糖添加到蛋糕混合物中。結(jié)果是一種相當(dāng)粘稠的黑色墨水,其電導(dǎo)率接近一些金屬的電導(dǎo)率。第三步:這種黑色油墨,事實(shí)上是納米復(fù)合材料,把它移動(dòng)到3D打印機(jī)上打印。一旦其從打印噴嘴出來,溶劑蒸發(fā)并且油墨固化。它采取比頭發(fā)稍大的絲的形式進(jìn)行制造工作。

這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):

在蒙特利爾理工學(xué)院進(jìn)行的研究是3D打印機(jī)使用領(lǐng)域的先鋒。近來,所有制造業(yè),無論是航空航天、機(jī)器人或醫(yī)學(xué)等,都對(duì)這一技術(shù)有所了解。

這其中有幾個(gè)原因。首先,部件的輕便性,因?yàn)樗芰洗媪私饘?。其次,在微觀層面上有精確的工作,就像這里的情況一樣。最后,使用可在室溫下使用的納米復(fù)合長絲,可以獲得接近一些金屬的電導(dǎo)率。當(dāng)然,由于細(xì)絲的幾何形狀可以改變,因此可以校準(zhǔn)測(cè)量,使得可以讀取待監(jiān)測(cè)的液體的各種電特征。

舉一個(gè)例子:管道

在形成管道的連接點(diǎn)處,存在著輪緣。這個(gè)想法是用3D打印制造管道。涂層將是納米復(fù)合材料,其電信號(hào)根據(jù)被輸送的液體校準(zhǔn),例如油。如果基于Therriault教授及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)的概念,存在泄漏并且液體接觸到印刷的傳感器,則警報(bào)將在記錄時(shí)間內(nèi)以非常有針對(duì)性的方式發(fā)出。這對(duì)于人口和環(huán)境都是巨大的優(yōu)勢(shì);在泄漏的情況下,反應(yīng)時(shí)間越快,損傷越小。

延伸閱讀:英國阿斯頓大學(xué)研究用納米3D打印技術(shù)制作人類大腦神經(jīng)元

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