一種地基處理中的石墨烯電滲電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及地基處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地基處理中的石墨烯電滲電極。
【背景技術(shù)】
[0002]排水固結(jié)法是傳統(tǒng)的軟土地基處理方法之一。近年來(lái)電滲固結(jié)法在沿海吹填軟土地基處理中得到大面積應(yīng)用。電滲固結(jié)法在土中插入電極并通以直流電，由于直流電場(chǎng)作用，土中的水從陽(yáng)極流向陰極，然后將水從陰極排除，而不讓水在陽(yáng)極附近補(bǔ)充，借助電滲作用可逐漸排除土中水。
[0003]目前，地基處理中常用的電滲電極多采用的是鋼筋或鋼管電極，在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其電蝕作用雖然有利于土體強(qiáng)度的增長(zhǎng)，但存在不好控制加固周期、造價(jià)高等缺點(diǎn)。雖然法拉第電解定律可以得出電極腐蝕量和電流與加固時(shí)間的關(guān)系，但實(shí)際操作上，仍然很難預(yù)留合適的電極腐蝕量，因?yàn)榧庸讨芷诤茈y確定。理想的電滲電極應(yīng)該具備良好的導(dǎo)電性能，同時(shí)不發(fā)生電化學(xué)腐蝕。貴重金屬如鉑是非常理想的電極材料，但其價(jià)格昂貴，幾乎不可能應(yīng)用于地基處理。能導(dǎo)電的炭黑也似乎是較好的電極材料，但炭黑有強(qiáng)度和韌性較差，對(duì)發(fā)熱敏感等缺點(diǎn)，因此適用性也受到了限制。近年來(lái)，電動(dòng)土工合成材料電極應(yīng)用得到了較大的發(fā)展，電動(dòng)土工合成材料同時(shí)具有導(dǎo)電和排水雙重性能，可以替代傳統(tǒng)的金屬電極和塑料排水板，但其導(dǎo)電性能有限，尚需要研發(fā)一種導(dǎo)電效率更高的電極材料。
[0004]石墨烯是一種由純碳原子組成的二維材料，有著所有材料中最高的載流子傳輸速度，超強(qiáng)的耐大電流能力，同時(shí)由于其致密的分子結(jié)構(gòu)，除氫原子以外的物質(zhì)均不能透過(guò)石墨烯材料。將石墨烯結(jié)合其他材料，形成電滲電極，不僅能夠增強(qiáng)材料的導(dǎo)電能力，還能增強(qiáng)材料的抗腐蝕能力，從而為電滲行業(yè)帶來(lái)成本和環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有的地基處理中的電滲電極產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，造價(jià)高等問(wèn)題，提供一種能改善電極的導(dǎo)電能力，還可以提高其耐腐蝕能力的電極。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，
[0007]技術(shù)方案1:
[0008]—種地基處理中的石墨烯電滲電極，由電極主體和石墨烯薄膜組成。所述電極主體是光滑的金屬柱體。所述石墨烯薄膜附著在金屬柱體的表面。
[0009]技術(shù)方案2:
[0010]—種地基處理中的石墨烯電滲電極，由電極主體和石墨烯薄膜組成。所述電極主體是內(nèi)外壁光滑的金屬管體。所述石墨烯薄膜附著在金屬管體的內(nèi)外表面。
[0011 ]進(jìn)一步，所述電極主體的金屬采用銅、鐵、招等金屬。
[0012]進(jìn)一步，所述石墨烯薄膜的碳原子層數(shù)介于1至10層之間。
[0013]值得說(shuō)明的是，所述電極主體的表面在進(jìn)行石墨烯生長(zhǎng)之前，需做表面預(yù)處理，使用氫氣等還原氣體，在500?1100°C的無(wú)氧環(huán)境中將表面的氧化物去除。處理后的電極主體即為純金屬單質(zhì)，將其放入反應(yīng)器中，通入甲烷等含碳?xì)怏w，使甲烷在高溫下分解，釋放碳原子，在電極主體表面自限制生長(zhǎng)石墨烯。然后取出表面生長(zhǎng)有石墨烯的電極主體，制作完成石墨烯電滲電極。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:可以增強(qiáng)點(diǎn)滲電極的導(dǎo)電能力，還能增強(qiáng)點(diǎn)滲電極的抗腐蝕能力，而且制造簡(jiǎn)單，可批量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的鋼筋-石墨烯電滲電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的銅管-石墨烯電滲電極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:電極主體1、石墨烯薄膜2。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本實(shí)用新型上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本實(shí)用新型上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0019]實(shí)施例1:
[0020]一種地基處理中的石墨烯電滲電極，由電極主體1和石墨烯薄膜2組成。所述電極主體1是光滑的金屬柱體。參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例中電極主體1選用鋼筋。所述石墨烯薄膜2附著在鋼筋的表面。所述石墨烯薄膜2是以化學(xué)氣相沉積的方式在500?1100°C的溫度下直接生長(zhǎng)于鋼筋的表面。所述石墨烯薄膜2可以是單層、雙層或多層石墨烯。所述石墨烯薄膜2的碳原子層數(shù)介于1至10層之間。
[0021]實(shí)施例2:
[0022]一種地基處理中的石墨烯電滲電極，由電極主體1和石墨烯薄膜2組成。所述電極主體1是內(nèi)外壁光滑的金屬管體。參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例中電極主體1選用銅管。所述石墨烯薄膜2附著在銅管的內(nèi)外表面。所述石墨烯薄膜2是以化學(xué)氣相沉積的方式在500?1100°C的溫度下直接生長(zhǎng)于銅管的內(nèi)外表面。所述石墨烯薄膜2可以是單層、雙層或多層石墨烯。所述石墨烯薄膜2的碳原子層數(shù)介于1至10層之間。
[0023]實(shí)施例3:
[0024]采用實(shí)施例1和實(shí)施例2所述的電極結(jié)構(gòu)制作電極時(shí)，首先對(duì)鋼筋或銅管表面進(jìn)行預(yù)處理，使用氫氣等還原氣體，在500?1100°C的無(wú)氧環(huán)境中將表面的氧化物去除，得到純凈的鐵或銅。然后將鋼筋或銅管放入反應(yīng)器中，通入甲烷等含碳?xì)怏w，使甲烷在高溫下分解，釋放碳原子，在鋼筋表面或銅管表面自限制生長(zhǎng)石墨烯。之后取出表面生長(zhǎng)有石墨烯的鋼筋或銅管，制作完成石墨烯電滲電極。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種地基處理中的石墨烯電滲電極，其特征在于:由電極主體(1)和石墨烯薄膜(2)組成;所述電極主體(1)是光滑的金屬柱體;所述石墨烯薄膜(2)附著在金屬柱體的表面。2.—種地基處理中的石墨烯電滲電極，其特征在于:由電極主體(1)和石墨烯薄膜(2)組成;所述電極主體(1)是內(nèi)外壁光滑的金屬管體;所述石墨烯薄膜(2)附著在金屬管體的內(nèi)外表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地基處理中的石墨烯電滲電極，其特征在于:所述電極主體(1)的金屬采用銅、鐵、鋁等金屬。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地基處理中的石墨烯電滲電極，其特征在于:所述石墨烯薄膜(2)的碳原子層數(shù)介于1至10層之間。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種地基處理中的石墨烯電滲電極，由電極主體和石墨烯薄膜組成，所述電極主體是光滑的金屬柱體或管體，所述石墨烯薄膜附著在電極主體的表面。本實(shí)用新型提供的電滲電極利用石墨烯的超高載流子傳輸速度改善金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電能力并提高其耐腐蝕能力，從而實(shí)現(xiàn)比原純金屬導(dǎo)體更強(qiáng)的導(dǎo)電性能及更好的抗腐蝕性能，并且制造簡(jiǎn)單，可批量生產(chǎn)。
【IPC分類】E02D3/11
【公開號(hào)】CN205152940
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520473841
【發(fā)明人】丁選明, 仉文崗, 瞿立明, 黃宇航
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年7月3日