Применение наноматериалов в теплоизоляции трубопроводов
Автор: Киямов И.К., Вахитова Р.И., Сарачева Д.А., Мазанкина Д.В., Ситдикова И.П.
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Исследование свойств наноматериалов
Статья в выпуске: 2 т. 11, 2019 года.
Бесплатный доступ
Применение нанотехнологий в строительстве позволит повысить его энергетическую эффективность. Использование наноматериалов даст возможность уменьшить затраты. В настоящий момент для строительной отрасли актуален поиск наномодифицированных материалов. В качестве нанодисперсных модификаторов применяют различные углеродосодержащие структуры. Выбрали разновидность углеродного наноматериала, как «Таунит». Этот наноматериал представляет собой пакетированные многослойные нанотрубки с конической формой графеновых слоев. Для выполнения исследований рассмотрены образцы цементов пенобетона. Для улучшения физико-механических свойств цементного образца применили наночастицы вытянутой формы, которые обладают достаточно высокой прочностью. Эти частицы армируют раствор цемента, одновременно являются центрами кристаллизации и увеличивают прочность наноматериала. В процессе проведения экспериментов в пенобетон добавили углеродные нанотрубки «Таунит» в объеме 0,005–0,0005% от массы цемента. При изготовлении наномодифицированного пенобетона важно обеспечить равномерное распределение наночастиц. Исследуемые сколы цементного камня напыляли сплавом Au/Pd в вакуумной установке Quorum 150T ES в со- отношении 80/20. Микроструктуры твердотельных образцов цементного материала исследовали с применением высоко- разрешающего автоэмиссионного электронного микроскопа Merlin компании CARL ZEISS. При введении многослойных углеродных нанотрубок марки «Таунит» в цементный раствор рельефная микроструктура цемента отличалась неоднородной и рыхлой структурой. В процессе испытания на прочность исследуемых образцов были получены следующие результаты: при изгибающих нагрузках цементного раствора после 7 суток процесс затвердевания повысился на 35%, а после 28 суток – на 30%; при сжимающих нагрузках процесс увеличения прочности составил 42% и 22% соответственно, по отношению к первоначальному составу цементно-песчаного раствора без добавления наномодифицированных частиц. Добавление в цементный камень нанодисперсных модификаторов позволило увеличить прочность бетонов и пенобетонов. На основе полученного наномодифицированного пенобетона предлагается устройство теплоизоляции трубопроводов.
Теплоизоляция, трубопровод, нанотрубка, наномодифицированный пенобетон, наноматериалы, Таунит, углеродные нанотрубки
Короткий адрес: https://sciup.org/142218104
IDR: 142218104 | DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-2-194-202
Список литературы Применение наноматериалов в теплоизоляции трубопроводов
- Фостер Л.Э. Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности. – М.: Техносфера, 2008. – 352с.
- Dixon J.B. Diversity of natural nanoparticles in soils and causative factors implied // Mineralogia – Special Papers: 4th Mid-European Clay Conference MECC, Zakopane, Poland, 2008. P. 54.
- Патрикеев Л.Н. Нанотехнологии в энергетике // Наноиндустрия. – 2008. – № 2. – С. 14–15.
- Mccarty D.K. Mineral analysis and energy industry applications. Mineralogia – Special Papers: 4th Mid-European Clay Conference MECC, Zakopane, Poland, 2008. P. 112.
- Роко М.К., Уильямс Р.С., Аливатос П. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований. – М.: Мир, 2002. – 292с.
- Brat S., Singh P. Use of Nanorobots in Oil Industry. Maharashtra Institute of Technology, 2006. SPE Mumbai Section
- Хавкин А.Я. Наноявления и нанотехнологии в добыче нефти и газа. – Москва – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2010. – 692 с.
- Detlef B., Klaus S. Chemomechanical processing – the innovative way of integrating nanoparticles into industrial products // PETROTECH, New Delhi, India. 2009. P. 286.
- Мазуренко В.В., Руденко А.Н., Мазуренко В.Г. Наночастицы, наноматериалы, нанотехнологии. Учебное пособие. – Екатеринбург: Федеральное агентство по образованию, Уральский гос. технический ун-т – УПИ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2009. – 83 с.
- Мищенко С.В., Ткачев А.Г. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение. – М.: Машиностроение, 2008.
- Кель А.В. Фуллерены и углеродные нанотрубки // Инновационная наука. – 2016. – № 11-3. – С. 23–25.
- Закирничная М.М. Образование фуллеренов в углеродистых сталях и чугунах при кристаллизации и термических воздействиях. – Уфа: Гилем, 2002. – 180 с.
- Запороцкова И.В. Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства. – Волгоград: Изд-во Волгоградского гос. ун-та. – 2009. – 488 с.
- Rayfti, S., Chegini, E. K. Highly selective and green oxidation of sulfides with urea hydrogen peroxide in the presence of MN (III) porphyrin supported onto carbon nanotubes // Макрогетероциклы. – 2016. – Т. 9, № 2. – С. 151–155. DOI: 10.6060/mhc151101r.
- Хусcейн С.М.Р.Х., Ханфар А. Углеродные нанотрубки: проблемы и перспективы их использования // Успехи современной науки. – 2017. – Т. 4, № 4. – С. 166–169.
- Саламатов В.И., Васильева К.С. Углеродные нанотрубки – основа перспективного наноматериала // Жизненный цикл конструкционных материалов (от получения до утилизации): материалы докладов V Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. – Иркутск, 2015. – С. 247–254.
- Лебеда Ю.В. Углеродные нанотрубки: их свойства и методы модификации // Неделя науки СПбГПУ: материалы XLII научно-практической конференции c международным участием. – Санкт-Петербург, 2014. – С. 30–32.
- Шевченко В.Я. Институт химии силикатов РАН. Исследования в области наномира и нанотехнологий // Российские нанотехнологии. – 2008. – Т. 3, № 11–12. – С. 36–45.
- Киямов И.К., Сибгатуллин А.А., Мингазов Р.Х., Музафаров А.Ф., Киямова Л.И., Almaz A.S., Вахитова Р.И., Сарачева Д.А., Абрамова Э.В., Мазанкина Д.В. Влияние УНТ «Таунит» на теплотехнические и физико-механические свойства битумов // Материалы научной сессии ученых Альметьевского государственного нефтяного института. – Альметьевск, 2015. – Т. 1, № 1. – С. 3–8.
- Ткачев А.Г., Мележик А.В., Дьячкова Т.П., Блохин А.Н., Буракова Е.А., Пасько Т.В. Углеродные наноматериалы серии «Таунит»: производство и применение // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. – 2013. – Том 56, № 4. – С. 55–59.
- Фаликман В.Р. Наноматериалы и нанотехнологии в современных бетонах // Промышленное и гражданское строительство. – 2013. – № 1. – С. 31–34.
- Пономарев А.Н. Нанобетон – концепция и проблемы. Синергизм наноструктурирования цементных вяжущих и анизотропных добавок // Строительные материалы. – 2007. – № 6.
- Войтович В.А., Хряпченкова И.Н. Нанобетон в строительстве // Строительные материалы. – 2016. – № 9. – С. 73–75.
- Кудяков А.И., Стешенко А.Б. Пенобетон дисперсно-армированный теплоизоляционный естественного твердения // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2014. – № 2 (43). – С. 127–133.
- Киямов И.К., Вахитова Р.И., Мингазов Р.Х., Киямова Л.И., Сибгатуллин А.А., Сарачева Д.А., Мазанкина Д.В. Возможности применения нанотеплоизоляции трубопроводов на объектах по добыче высоковязких нефтей // Материалы научной сессии ученых Альметьевского государственного нефтяного института. – Альметьевск, 2016. – Т. 2. – С. 51–53.
- Киямов И.К., Мингазов Р.Х., Музафаров А.Ф., Ибрагимов Р.А., Киямова Л.И. Устройство нанотеплоизоляции тепло- и нефтетрубопроводов // Патент РФ № 154256. 2015.
- Киямов И.К., Мингазов Р.Х., Музафаров А.Ф., Загретдинов А.Р., Ибрагимов Р.А., Киямова Л.И. Программа для расчета теплоизоляции из наномодифицированного бетона нефтепроводов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014663065. – 2014 г.
