بهبود فرآیند حفرچاه نفت وگاز با استفاده از نانوکامپوزیت
به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، محققان دانشگاه رایس نشان دادند که افزودن نانوروبان‌های گرافنی به یک پلیمر و اعمال ماکرویوو به آن موجب تغییر ساختار پلیمر شده و در نهایت ترکیب تقویت شده‌ای به دست می‌آید. از این ماده می‌توان برای بهبود فرآیند حفر چاه نفت یا گاز طبیعی استفاده کرد.
جیمز تور مدیر، یکی از آزمایشگاه‌های دانشگاه رایس، به همراه روزبه شهسواری نانوروبان گرافنی را با نوعی پلیمر ترکیب کردند. سپس این پلیمر در معرض امواج ماکرویوو با توان پایین قرار داده شد تا پخته شود. در نهایت کامپوزیتی ساخته می‌شود که دارای ترک‌های میکروسکوپی است. در صورتی که این ماده با سیال و گل حفاری ترکیب شود، موجب ناپایداری دیوار چاه می‌شود و فرآیند حفر را تسهیل می‌کند.
تور می‌گوید: «این کامپوزیت یک روش مقرون به صرفه و کاربردی برای حفره چاه است که به صورت درازمدت موجب پایداری دیواره چاه می‌شود.»
معمولاً برای حفر چاه از میکا، کربنات کلسیم و آسفالت استفاده می‌شود. این ذرات بسیار درشت برای ایجاد دیوار با پایداری بالا مناسب نیستند.
در این پروژه از ترکیب پلیمر و نانوروبان استفاده شده است. نتایج نشان داد که گرمایش سریع این مخلوط به بیش از 200 درجه سانتیگراد و اعمال امواج ماکرویوو با توان 30 وات می‌تواند اتصال میان بخش‌های مختلف پلیمر ایجاد کند. توان این ماکرویوو خیلی کمتر از میزانی است که در آشپزخانه‌ها استفاده می‌شود.
نانوروبان‌های مورد استفاده در این پروژه با اکسید پلی‌پیرولین اصلاح شده اند، زیرا با این روش می‌توان آن‌ها را وارد پلیمر کرد.
آزمون‌های مکانیکی انجام شده روی این کامپوزیت نشان می‌دهد که استحکام آن به 8/5 تا 3/13 مگاپاسکال رسیده است. شهسواری می‌گوید که سختی این کامپوزیت 6 برابر افزایش یافته است. این بدان معناست که این کامپوزیت پیش از شکسته شدن می‌تواند تا 6 برابر بیشتر فشار را تحمل کند.
نتایج این پروژه نشان می‌دهد که اعمال امواج ماکرویوو با توان پایین می‌تواند روی پخت محلول پلیمر-نانوروبان مؤثر باشد.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه ACS Applied Materials & Interfaces منتشر شده‌است.
