ОПИСАНИЕ УГЛЕРОДНОГО ВОЛОКНА
1.1. Что такое углеродное волокно?
Исходными материалами для изготовления углеродного волокна являются органические материалы, типа пека, основой которых является акриловая смола, нефть или уголь. Коммерческое производство углеродного волокна из полиакрилонитрила и пека (изотропный пек) началось в 1970-х. Углеродное волокно используется для упрочнения композиционных материалов на основе смол, керамики и металлов.
Углеродное волокно, увеличение в 100 и 5 000 раз.
Поскольку японские изготовители с энтузиазмом занимались совершенствованием технологии и расширением производства, японское углеродное волокно имеет наилучшее качество и наибольший объем производства в мире.
Поперечное сечение углеродного волокна: x 1 500, x 3 000, x 20 000.
1.2. Достоинства углеродного волокна
Углеродное волокно легкое, прочное и «противогнилостное» — это прогрессивный функциональный материал XXI века. Он широко применяется в различных областях благодаря своим превосходным механическим характеристикам (высокой удельной прочности и упругости) и свойствам углерода (низкая плотность, низкий коэффициент теплового расширения, стойкость к высокой температуре, химическая стабильность и ненужность смазки).
1.3. Углеродное волокно, применяемое для очистки воды
Углеродное волокно для очистки воды отличается от волокна общего назначения — углеродные нити подвергаются специальной обработке, чтобы обеспечить распускание волокон в воде. Такое углердное волокно состоит из связки 12 000 сверхтонких нитей (диаметр 7μ). В воде, материал, склеивающий нити растворяется, и нити распускаются. Так как нити имеют структурированную поверхность, волокно имеет большую общую площадь поверхности.
Очистка воды и создание основы для произрастания водорослей — главные цели использования углеродного волокна в воде.
Углеродное волокно является привлекательным для микроорганизмов находящихся в воде, которые, оседая на большой поверхности нитей, образуют биопленку. Эта биопленка адсорбирует загрязнители, где они расщепляются микроорганизмами. Кроме того, микробов привлекают колебания звукового диапазона исходящие от углеродных нитей. Создается среда обитания, в которой микроорганизмы являются объектом питания простейших водных обитателей, а простейшие — объектом питания рыб. Рыбы предпочитают откладывать икру на углеродные нити, а вылупившиеся из икринок мальки пользуются распустившимися нитями как убежищем.
При изготовлении углеродного волокна по общепромышленной технологии, нити скрепляются клеящим веществом на основе эпоксидной смолы, поэтому такие волокна плохо распускаются в воде на отдельные нити. Таким образом, углеродные волокна, изготовленные по общепромышленной технологии, не подходят для использования в воде.
- Оседание (прилипание) микробов на углеродных волокнах
На углеродных волокнах оседает больше микроорганизмов, чем на волокнах из других материалов, благодаря большой удельной поверхности волокна Miracarbon.
| Материал | Диаметр нитей (μ) | Удельная площадь поверхности (м²/г) | Дзета - потенциал (мВ) |
| Углеродное волокно | 7 | 0,33 | - 10, 7 |
| Ароматический полиамид | 12 | 0,22 | - 21,3 |
| Полиакрилонитрил | 12 | 0,22 | - 24,9 |
| Полиэтилен | 23 | 0,13 | - 34,5 |
На поверхности волокна образуется налет загрязненного ила. В налете загрязненного ила смешаны аэробные и анаэробные микроорганизмы, при этом они гораздо активнее, чем в обычных микробных пленках. Вероятность их отслаивания меньше.
- Колебание нитей углеродного волокна
При погружении элемента из углеродного волокна в воду создается колебание нитей углеродного волокна. Это можно назвать безнасосным перемещением воды, которое вызывается повторяющимися изгибаниями и выпрямлениями нитей. Благодаря своей упругости углеродное волокно способно сохранять свою форму, а его нити, своими колебаниями, способствовать движению воды через волокно.
Колебание углеродного волокна вызывает движение воды.
