XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

В современном обществе использование полимерных материалов стало неотъемлемой частью производства и потребительских товаров. Однако, неизбежно возникает вопрос о их долговечности и воздействии на окружающую среду. В последние годы исследования в области биодеструкции полимеров привлекли все больше внимания. Они позволяют оценить и выявить влияние основных факторов окружающей среды на процесс разложения полимерных материалов.[2]

Один из ключевых факторов, определяющих процесс биодеструкции полимерных материалов, – это температура окружающей среды. Высокие температуры способствуют ускорению процесса разложения полимеров, в то время как низкие температуры могут замедлить его темп. Это объясняется тем, что разложение полимерных материалов осуществляется с помощью микроорганизмов, которые активно размножаются и разлагают полимеры при оптимальных температурных условиях.
Кроме того, влажность окружающей среды играет также важную роль в процессе биодеструкции. Высокая влажность способствует разложению полимеров за счет активного размножения грибов и бактерий, в то время как сухая среда может замедлить или полностью остановить процесс разложения. Вода является не только активатором биодеструкции, но и явным показателем ее прогресса. Увеличение содержания воды в процессе разложения полимерных материалов свидетельствует о успешной биодеструкции.
Также на процесс биодеструкции полимеров влияют особенности состава и химической структуры материала. Некоторые полимеры могут быть более подвержены биодеструкции, благодаря наличию в их составе органических компонентов, которые микроорганизмы используют как источник питания. Однако, существуют и полимеры, которые обладают структурой, мало доступной для разложения, что затрудняет процесс биодеструкции.[3]

Направление исследования:Оценка качества работы испытуемого на

грибостойкость оборудования, искусственного контаминированных спорами грибов.

Цель работы:оценить воздействие микроорганизмов на элементы ИТКС, используемые для энергозависимого хранения информации и передачи электроэнергии в 12 вольт.

Для проведения исследования использовались:

• тест-культура: споровые формы гриба Aspergillus niger;

• тест-образцы: оперативное запоминающее устройство (плата типа DDR) № 6, кабель питания для энергонезависимых носителей типа SATA № 6.

Этапы проведения исследования:

1. Подготовка споровой формы

Испытания проводятся согласно ГОСТу 9.048-89 «Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов». Сущность метода заключается в том, что изделия заражают суспензией грибов в питательной среде и выдерживают в условиях, оптимальных для их развития, в течение 28 (в нашем случае ~ 90) суток. Для испытаний используют две выборки образцов: испытательную и контрольную. Испытательная выборка предназначена для определения интенсивности развития грибов и их действия на параметры изделий, контрольная выборка - для определения действия на параметры изделий повышенной влажности и повышенной температуры воздуха без действия грибов, с целью сопоставления с результатами испытаний с испытательной выборкой. Для испытания изделий применим Aspergillus niger van Tieghem.

Подготовка к испытаниям проводится согласно положений ГОСТа (посуда, среды, чашки Петри). Новую посуду промывают водой при температуре (60 ± 10) °С с моющим порошком, затем погружают на 20 минут

в 2 %-ный раствор соляной кислоты и промывают дистиллированной водой. Использованную посуду помещают в 5 %-ный раствор перекиси водорода на

5 часов и моют как новую. Чашки Петри и пробирки с культурами грибов обеззараживают в автоклаве при давлении 100 кПа в течение (50 ± 10) минут, затем обрабатывают (моют). Посуду, подготовленную в соответствии с предыдущими требованиями, заворачивают в бумагу, предварительно закрыв колбы, пробирки и пипетки ватными пробками, и стерилизуют в термостате при температуре 160 °С в течение (150 ± 5) минут. Стерильную посуду хранят в сухом помещении в отдельном шкафу в бумаге не более 10 суток. Мелкий металлический инструмент (ножницы, пинцеты и т. п.) стерилизуют и хранят.

В состав среды Чапека-Докса входят следующие реактивы:

1. Калий фосфорнокислый однозамещенный - 0,7 г;

2. Калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный - 0,3 г;

3. Магний сернокислый 7-водный - 0,5 г;

4. Натрий азотнокислый - 2,0 г;

5. Калим хлористый - 0,5 г;

6. Железо (II) сернокислое 7-водное - 0,01 г;

7. Сахароза - 30 г;

8. Вода дистиллированная - до 1000,0 см3.

Кассеты и подставки должны быть изготовлены из материалов, стойких к воздействию плесневых грибов. Форма и размеры кассет зависят от конструкции испытуемых изделий. Подготовку проводят не ранее, чем за 12 часов до начала испытаний. До и после испытаний камеры, эксикаторы, кассеты и подставки дезинфицируют водным раствором, содержащим 6 % перекиси водорода и 0,5 % моющего вещества, и промывают теплой водой. Расход раствора от 0,1 до 0,2 дм3/м3. Затем облучают ртутными лампами типа ДРТ-400 в течение (25 ± 5) минут.

Готовят питательную среду Чапека-Докса и наливают в стерильный пульверизатор. Срок хранения среды в пульверизаторе в стерильных условиях не более 2 часов. Готовят суспензию спор грибов в питательной среде и наливают в стерильный пульверизатор. Срок хранения суспензии не более 2 часов.[1]

2. Контаминация тест-образцов

Проводят внешний осмотр образцов на соответствие требованиям НТД и измерение параметров изделий испытательной и контрольной выборок. Образцы проверяют на соответствие требованиям НТД по внешнему виду и очищают от внешних загрязнений бязевым тампоном, хлопчатобумажной ватой (для оптических деталей) или мягкой кисточкой, смоченными в этиловом спирте. Расход спирта от 0,05 до 0,1 дм3/м2. Очистку следует проводить в резиновых перчатках.

Очищенные образцы размещают в кассеты и (или) подставки. Расстояние между образцами должно быть не менее 20 мм. Кассеты и (или) подставки помещают в бокс. Крупногабаритные изделия допускается размещать для заражения непосредственно в испытательную камеру. Образцы контрольной выборки обрабатывают питательной средой, образцы испытательной выборки заражают суспензией спор грибов. Не допускается слияние капель. Обработанные изделия помещают в камеру пли эксикатор.

Испытания проводят при температуре (29 ± 2) °C и относительной влажности более 90 %. За начало испытаний принимают время получения заданного режима. Продолжительность испытаний 28 суток. В камере или эксикаторе не допускаются конденсация влаги, принудительная вентиляция воздуха и воздействие прямого естественного или искусственного освещения. В процессе испытаний каждые 7 суток крышки эксикаторов приоткрывают на 3 минуты для доступа воздуха.

Контрольные чашки Петри осматривают через 5 суток. Если на питательной среде не наблюдается развития грибов, то они считаются нежизнеспособными. Испытания повторяют на новых образцах со вновь приготовленной суспензией из новой партии культур грибов. После испытаний образцы испытательной и контрольной выборок извлекают из камеры или эксикатора и осматривают. После оценки интенсивности развития грибов измеряют параметры изделий, установленные в НТД.

Параметры измеряют не позднее чем через 1 час после изъятия изделий из камеры или эксикатора. Если указано в НТД, изделия испытательной и контрольной выборок после испытания выдерживают в нормальных климатических условиях в течение установленного времени и измеряют параметры. Изделия считают грибостойкими, если грибы не влияют на параметры изделий. Результаты испытаний записывают в протокол и дополнительно указывают измеряемые параметры до и после испытания.[2]

Результаты исследования и их обсуждение. По окончании экспозиции биологический материал удаляли с испытуемых образцов, затем высушивали при комнатной температуре. Работоспособность образцов, подвергнутых контаминации биологическим материалом, являлась критерием оценки повреждающего действия микроорганизмов. Общий вид исследуемых образцов представлен на рисунке 1.

Рисунок 1.

Плата оперативного запоминающего устройства типа DDR (далее память) была подключена в соответствующий разъём совместимой с ним материнской платой для проведения проверки на работоспособность. После подключения питания, система, с подключенной испытуемой памятью, отказалась стартовать, даже не подавая соответствующих сигналов о неисправности компонента. В отсутствии платы памяти та же система подавала сигнал о неисправности или отсутствии памяти. Из чего можно сделать вывод о полной неработоспособности платы ОЗУ. Результат согласно ГОСТу: Отрицательный. Плесневые грибы влияют на работоспособность изделий. Детальные повреждения платы представлены на рисунке 2.

Рисунок 2.

Кабель SATA был проверен путём прозванивания его отдельных жил мультиметром (рисунок 3). Так же для чистоты эксперимента был взят идентичный SATA кабель не подвергавшийся контаминированию спорами грибов (рисунок 4). При прозванивании обоих кабелей SATA было обнаружено, что все проверенные жилы оказались работоспособными, однако, у зараженного объекта зафиксировано явное увеличение сопротивления. После этого кабель был подключен к подходящей системе, чтобы проверить его полную работоспособность. В результате проверки система оказалась штатно функционирующей, не смотря на грибковый налет на контактах кабеля (рисунок 5). Результат согласно ГОСТу: Положительный. Плесневые грибы не влияют на работоспособность изделий.[1]

Рисунок 3

Рисунок 4.

Рисунок 5.

Выводы. Таким образом, основываясь на проведенных исследованиях, можно заключить, что присутствие спор микроорганизмов на печатных платах изделий представляет опасность, так как вследствие этого могут нарушаться электрические характеристики, что в конечном итоге приводит к браку или преждевременному выходу изделий из строя. При благоприятных условиях споры грибов начнут прорастать и при наличии питательных субстратов (материалы изделия, внешние загрязнения) будут выделять в среду продукты жизнедеятельности (кислоты, пигменты, ферменты), что вызовет коррозию изделий и ухудшение их электрических характеристик, что наглядно было показано во время эксперимента.[4]

Список использованных источников и литературы

1. ГОСТ 9.048-89 «Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов»

2. Васильева, Н. В., Чернышева, О. А. Оценка грибостойкости деревянных конструкций [Текст] // Bulletin of Surgut State University. 2019. Т. 19. № 2. С. 80-85. DOI: 10.17238/issn2076-0942.2019.19.3.

3. Семина, Е. А., Гузов, В. М., Джанда, О. А. Оценка высокотемпературной грибостойкости сталей при сухих и влажных испытаниях [Текст] // Ученые записки Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Градостроительство. 2017. № 3. С. 135-141. DOI: 10.25692/90253.

4. ASTM D 3273M – 18. Standard Test Method for Resistance to Growth of Mold on the Surface of Interior Coatings in an Environmental Chamber [Электронныйресурс]. Доступно по ссылке: https://www.astm.org/Standards/D3273M.htm

Код для цитирования: Скопировать