eng
Выпуск #4/2022
И. А. Филатов, Е. А. Давыдова, Н. Н. Щедрина, А. О. Пельтек, В. М. Прокопьев, Г. В. Одинцова
Возможности лазерных технологий для снижения биообрастания металлов в водной среде
Возможности лазерных технологий для снижения биообрастания металлов в водной среде
Просмотры: 1675
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.4.328.338
В статье предложена технология лазерного структурирования поверхности металлов с целью защиты их поверхности от биообрастания. Данная технология предполагает обработку материала до помещения его в водную среду. В работе использовались сплавы нержавеющей стали и дюралюминия. Рассмотрено влияние лазерного структурирования на угол смачивания и взаимодействие лазерно-структурированных поверхностей металлов с микроорганизмами в воде. Выявлена положительная динамика в защите от колонизации микроорганизмов на поверхности металлов после лазерной обработки.
В статье предложена технология лазерного структурирования поверхности металлов с целью защиты их поверхности от биообрастания. Данная технология предполагает обработку материала до помещения его в водную среду. В работе использовались сплавы нержавеющей стали и дюралюминия. Рассмотрено влияние лазерного структурирования на угол смачивания и взаимодействие лазерно-структурированных поверхностей металлов с микроорганизмами в воде. Выявлена положительная динамика в защите от колонизации микроорганизмов на поверхности металлов после лазерной обработки.
Теги: biofouling contact angle laser metal surface microtexturing wetting биообрастание гидрофобность дюралюминий лазер микроструктурирование смачивание сталь
Возможности лазерных технологий для снижения биообрастания металлов
в водной среде
И. А. Филатов, Е. А. Давыдова, Н. Н. Щедрина, А. О. Пельтек, В. М. Прокопьев, Г. В. Одинцова
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
В статье предложена технология лазерного структурирования поверхности металлов с целью защиты их поверхности от биообрастания. Данная технология предполагает обработку материала до помещения его в водную среду. В работе использовались сплавы нержавеющей стали и дюралюминия. Рассмотрено влияние лазерного структурирования на угол смачивания и взаимодействие лазерно-структурированных поверхностей металлов с микроорганизмами в воде. Выявлена положительная динамика в защите от колонизации микроорганизмов на поверхности металлов после лазерной обработки.
Ключевые слова: смачивание, лазер, микроструктурирование, гидрофобность, сталь, дюралюминий, биообрастание
Статья получена: 15.04.2022
Принята к публикации: 04.05.2022
Введение
Смачивание – это физическая взаимосвязь любой жидкости с твердым телом, проявляющаяся в способности уменьшать или увеличивать поверхностное натяжение этого твердого тела. Поверхностным натяжением называется явление, при котором твердое тело стремится уменьшить избыток своей поверхностной энергии на границе раздела с жидкостью. Увеличение степени натяжения поверхности твердого тела приводит к тому, что жидкость растекается, что указывает на гидрофильные свойства. Уменьшение степени натяжения, наоборот, понижает поверхностную энергию, и жидкость не смачивает гидрофобную поверхность.
Смачивание поверхности металлов играет важную роль в протекании технологических процессов [1]. Проблема формирования гидрофобных или гидрофильных покрытий актуальна во многих отраслях производства и медицины. Например, гидрофильные поверхности необходимы для повышения адгезии покрытий [2], снижения трения [3] и для улучшения адгезии биологических объектов [4–6]. Гидрофобные поверхности важны для создания антибактериальных покрытий [7], для уменьшения обледенения поверхностей [8], для предотвращения биообрастания судов [9], а также коррозии металлов [10].
Все погружаемые в морскую воду и не обработанные защитным слоем объекты в скором времени будут заселены различными микроорганизмами (водоросли, бактерии, планктон, ракообразные, моллюски). В природе это называется биообрастанием, и оно несет серьезные последствия для всех кораблей военно-морской промышленности. Микроорганизмы оседают на поверхность корабля и создают повышенную шероховатость, что ведет к увеличенному расходу топлива корабля, повышенной нагрузке на движущие узлы и уменьшению маневренности [9, 11]. Сопротивление трения на некоторых типах корпусов кораблей может составлять до 90% от общего значения [12]. Чем больше сопротивление корабля, тем больше затраты на судовые операции, такие как увеличение запаса топлива, очистка корпуса от микроорганизмов и другие. Согласно анализу биообрастание увеличивает расход топлива на 10% по сравнению с гидравлически гладким состоянием корпуса корабля [12].
Традиционно биообрастание сооружений в море делят на несколько основных фаз: первичное пленкообразование слизистого слоя микроорганизмов (заселение бактерий, диатомовых водорослей, синезеленых водорослей, грибов); вторичный этап (заселение макроводорослей, ракушек) и третичный (заселение мидий, губок, рачков). Это произвольные последовательности, которые могут сильно различаться в зависимости от сезона и географического положения [13].
Создание гидрофобной поверхности позволяет уменьшить сопротивление трения и контролировать процесс биологического обрастания [9]. Покрытия из токсичных красок, в состав которых входят смолы, тяжелые металлы (свинец), мышьяк, оказывают неблагоприятное воздействие на морских обитателей [11]. Поэтому существует необходимость придумывать новые способы обработки металла без вреда окружающей среде.
Существуют разные методы обработки поверхности металла для придания гидрофобных или гидрофильных свойств путем изменения угла смачивания. Угол смачивания возможно менять путем контроля химического состава и морфологии поверхности механическими [14], химическими [14] и тепловыми [15] методами. Особый интерес представляет лазерная обработка, благодаря которой возможно локально управлять углом смачивания без использования расходных материалов. Поэтому было принято решение исследовать возможности лазерных технологий для снижения биообрастания металлов в водной среде за счет использования коммерчески доступных лазерных комплексов.
Методы и материалы
Структурирование образцов проводилось при нормальных условиях в воздушной атмосфере с использованием технологической установки на базе импульсного иттербиевого волоконного лазера мощностью 50 Вт с длиной волны λ = 1,064 мкм, генерирующего импульсы с частотой 50–100 кГц и длительностью 100 нс. В качестве экспериментальных образцов были взяты пластины нержавеющей стали AISI 430 (St) и дюралюминия АМцМ (Al). Данные сплавы были выбраны потому, что они являются наиболее распространенными сплавами, используемыми при изготовлении корпусов и других конструкторских деталей кораблей. При выборе лазерного источника важным фактором было то, что выбранные нами сплавы имеют пик поглощения на длине волны лазерного источника, что делает процесс обработки данных образцов эффективным. Морфология поверхностей изучалась на оптическом микроскопе Zeiss Axio Imager A1М. С помощью контактного профилометра Hommel Werke T8000 также изучалась морфология и топология поверхности.
Для измерения угла смачивания применялся метод лежачей капли. Была использована цифровая камера ToupCam, программное обеспечение ToupView для обработки результатов. В качестве тестовой жидкости использовалась дистиллированная вода. Объем капли для измерения в эксперименте биообрастания составлял 3 мкл. Дозирование и размещение капли осуществлялось с помощью механического диспансера Satorius объемом 0,1–10 мкл. После размещения капель на поверхность использовалось программное обеспечение AutoCad для измерения контактного угла.
В качестве среды нахождения образцов была взята проба воды из прибрежной зоны Финского залива г. Санкт-Петербурга, в которой находятся такие микроорганизмы как кладофора (лат. Cladophora), энтероморфа (лат. Ulva intestinalis), диатомовые водоросли (лат. Diatomeae), усоногие личинки (лат. Cirripedia) [16], штаммы Pseudomonas spp., Stenotrophomonas spp и Rahnella [17].
Для проведения экспериментов по исследованию зависимости угла смачивания подложек из сплавов, подвергнутых различной лазерной обработке, от времени нахождения образцов в воде мы помещали образцы в аквариум с водой из Финского залива. Исследовательский набор состоял из неструктурированных образцов и образцов, полученных сразу после лазерного структурирования. Идея эксперимента заключалась в том, что поверхность приобретает гидрофобные свойства за счет адсорбции органических соединений из окружающей среды на поверхность оксида, образованного под воздействием лазерного излучения. При этом за счет образования новых функциональных групп состояние смачивания меняется [18]. Поэтому мы решили после лазерного структурирования выдерживать образцы на воздухе в течение 3‑х недель для осаждения на их поверхности органических соединений. Для ускорения процесса перехода в гидрофобное состояние был также использован низкотемпературный отжиг в муфельной печи ПМ‑10 в течение 3 часов при температуре 100 °C. Все образцы помещались в аквариум с водой из Финского залива, замеры углов смачивания производились каждую неделю в течение месяца.
Для оценки степени биообрастания биопленка, образующаяся на поверхности образцов, измерялась на конфокальном микроскопе Leica TCS SP8. Перед этим образцы фиксировались формалином, а затем использовался пропидий йодид, который окрашивает ядра организмов, находящихся в воде.
Результаты и обсуждение
1. Лазерное формирование микроструктур на поверхности металлов с различным углом смачивания
В нашем исследовании мы ориентировались на первичный и вторичный этап биообрастания. Поэтому нами было исследовано поведение таких микроорганизмов, размеры которых варьировались в диапазоне от 50 мкм до 1000 мкм, как кладофора (лат. Cladaphora), балянусы (лат. Balanus), диатомовые водоросли (лат. Diatomeae), усоногие личинки (лат. Cirripedia) и иные организмы подобных размеров. Мы считаем, что для обеспечения наименьшего сцепления данных организмов с поверхностью период создаваемого микрорельефа должен составлять не более 100 мкм. Также известно, что гидрофобные свойства могут защищать поверхности от процесса биообрастания благодаря низкой поверхностной энергии на границе раздела твердого тела и воздуха, что не дает клейкому адгезиву микроорганизмов взаимодействовать с материалом [9]. На рис. 1 показано схематическое представление лазерного структурирования металлов для формирования гидрофобных свойств и поведения данной лазерно-индуцированной поверхности в водной среде по сравнению с необработанной.
При подборе режимов структурирования мы взяли за основу получаемой геометрической структуры гидрофобные рельефы лотоса и розы, имеющие так называемые столбики размерами порядка 50 мкм и 16 мкм соответственно и обладающие высотой порядка 10 мкм.
На каждом образце были созданы структуры размером 7 × 7 мм, лазерная запись производилась в плоскостях таким образом, чтобы получаемые канавки были перпендикулярны друг другу, образуя решетку (рис. 2). Полученные канавки имели ширину 34 мкм, а глубину – 10–12 мкм. Исходя из параметра шага сканирования лазерным пучком (М) в 50 мкм и 100 мкм, размеры выступов (столбиков) были 16 мкм и 66 мкм соответственно. На каждую неделю замеров углов смачивания было подготовлено по 5 образцов для одного вида обработки и одного значения шага сканирования для индивидуальных режимов обоих металлов. На рис. 2 предоставлены снимки морфологии поверхности алюминия и стали с оптического микроскопа, а также профилограммы этих поверхностей.
По замерам углов смачивания были получены графики зависимости этих углов от времени пребывания образцов в воде (рис. 3). На графиках значение, указанное для первого дня, – это угол смачивания образца до момента помещения его в аквариум. В некоторых случаях угол смачивания равен 180 градусов, что связано с невозможностью измерить угол, так как капля не помещалась на поверхность, а оставалась на механическом диспансере Satorius.
В ходе исследования полученных результатов для неструктурированных образцов явной зависимости не наблюдается. Для образцов, чье исследование начиналось сразу после лазерного структурирования, через месячный период нахождения в аквариуме наблюдается небольшой прирост угла для всех режимов.
Для получения гидрофобных и супергидрофобных структур мы оставляли наши образцы после лазерного структурирования на воздухе на 3 недели для осаждения органики, а для ускорения данного процесса другие образцы после лазерного структурирования подвергали низкотемпературному отжигу в муфельной печи. В результате мы смогли получить гидрофобные углы для дистиллированной воды до помещения образцов в аквариум. На образцах, которые находились 3 недели на воздухе после лазерного структурирования, были получены бóльшие гидрофобные значения для большинства режимов. Однако данные образцы утрачивали свою гидрофобность после нахождении в воде. Мы считаем, что энергия связи органических соединений с оксидами на поверхности металлов была недостаточно высока, и органические соединения смывались водой.
Таким образом, перед помещением образцов в водную среду для обоих металлов при шаге сканирования 50 мкм (при обработке для гидрофобизации поверхности) удалось получить гидрофобные углы больше, чем для обработки с шагом сканирования 100 мкм. Это вызвано тем, что при увеличении шероховатости гидрофобной поверхности в рамках одного материала увеличиваются и гидрофобные свойства, то есть растет контактный угол смачивания.
2. Оценка степени биообрастания поверхности металлов до и после лазерной обработки
На рис. 4 показаны результаты степени биообрастания на образцах с различной обработкой. По оси абсцисс указано время нахождения образцов в воде, взятой из прибрежной зоны Финского залива, а по оси ординат указана интенсивность флуоресцентного свечения, которое дают ядра микроорганизмов. Таким образом качественная оценка степени обрастания проводилась по флуоресцентному свечению ядер. Результаты показали наименьшее биообрастание при лазерном структурировании и последующей продолжительной выдержке на воздухе. Анализ графических зависимостей позволил сделать вывод, что именно при данной обработке (лазерное структурирование и продолжительная выдержка на воздухе) микроорганизмы не находили данные структуры удобными для колонизации, что связано с супергидрофобными значениями углов.
Уменьшение степени биообрастания с течением времени при обработках мы связываем с гипотезой о том, что микроорганизмам не удается колонизироваться на поверхности, так как наши структуры неблагоприятны для них как по размерам, так и по свойствам поверхности, чтобы сцепиться с ней своим адгезивным клейким веществом.
Заключение
По результатам оценки степени биообрастания сделан вывод о том, что выдержка образцов после лазерного структурирования на воздухе продолжительное время оказывается благоприятным режимом для защиты от металлических подло
в водной среде
И. А. Филатов, Е. А. Давыдова, Н. Н. Щедрина, А. О. Пельтек, В. М. Прокопьев, Г. В. Одинцова
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
В статье предложена технология лазерного структурирования поверхности металлов с целью защиты их поверхности от биообрастания. Данная технология предполагает обработку материала до помещения его в водную среду. В работе использовались сплавы нержавеющей стали и дюралюминия. Рассмотрено влияние лазерного структурирования на угол смачивания и взаимодействие лазерно-структурированных поверхностей металлов с микроорганизмами в воде. Выявлена положительная динамика в защите от колонизации микроорганизмов на поверхности металлов после лазерной обработки.
Ключевые слова: смачивание, лазер, микроструктурирование, гидрофобность, сталь, дюралюминий, биообрастание
Статья получена: 15.04.2022
Принята к публикации: 04.05.2022
Введение
Смачивание – это физическая взаимосвязь любой жидкости с твердым телом, проявляющаяся в способности уменьшать или увеличивать поверхностное натяжение этого твердого тела. Поверхностным натяжением называется явление, при котором твердое тело стремится уменьшить избыток своей поверхностной энергии на границе раздела с жидкостью. Увеличение степени натяжения поверхности твердого тела приводит к тому, что жидкость растекается, что указывает на гидрофильные свойства. Уменьшение степени натяжения, наоборот, понижает поверхностную энергию, и жидкость не смачивает гидрофобную поверхность.
Смачивание поверхности металлов играет важную роль в протекании технологических процессов [1]. Проблема формирования гидрофобных или гидрофильных покрытий актуальна во многих отраслях производства и медицины. Например, гидрофильные поверхности необходимы для повышения адгезии покрытий [2], снижения трения [3] и для улучшения адгезии биологических объектов [4–6]. Гидрофобные поверхности важны для создания антибактериальных покрытий [7], для уменьшения обледенения поверхностей [8], для предотвращения биообрастания судов [9], а также коррозии металлов [10].
Все погружаемые в морскую воду и не обработанные защитным слоем объекты в скором времени будут заселены различными микроорганизмами (водоросли, бактерии, планктон, ракообразные, моллюски). В природе это называется биообрастанием, и оно несет серьезные последствия для всех кораблей военно-морской промышленности. Микроорганизмы оседают на поверхность корабля и создают повышенную шероховатость, что ведет к увеличенному расходу топлива корабля, повышенной нагрузке на движущие узлы и уменьшению маневренности [9, 11]. Сопротивление трения на некоторых типах корпусов кораблей может составлять до 90% от общего значения [12]. Чем больше сопротивление корабля, тем больше затраты на судовые операции, такие как увеличение запаса топлива, очистка корпуса от микроорганизмов и другие. Согласно анализу биообрастание увеличивает расход топлива на 10% по сравнению с гидравлически гладким состоянием корпуса корабля [12].
Традиционно биообрастание сооружений в море делят на несколько основных фаз: первичное пленкообразование слизистого слоя микроорганизмов (заселение бактерий, диатомовых водорослей, синезеленых водорослей, грибов); вторичный этап (заселение макроводорослей, ракушек) и третичный (заселение мидий, губок, рачков). Это произвольные последовательности, которые могут сильно различаться в зависимости от сезона и географического положения [13].
Создание гидрофобной поверхности позволяет уменьшить сопротивление трения и контролировать процесс биологического обрастания [9]. Покрытия из токсичных красок, в состав которых входят смолы, тяжелые металлы (свинец), мышьяк, оказывают неблагоприятное воздействие на морских обитателей [11]. Поэтому существует необходимость придумывать новые способы обработки металла без вреда окружающей среде.
Существуют разные методы обработки поверхности металла для придания гидрофобных или гидрофильных свойств путем изменения угла смачивания. Угол смачивания возможно менять путем контроля химического состава и морфологии поверхности механическими [14], химическими [14] и тепловыми [15] методами. Особый интерес представляет лазерная обработка, благодаря которой возможно локально управлять углом смачивания без использования расходных материалов. Поэтому было принято решение исследовать возможности лазерных технологий для снижения биообрастания металлов в водной среде за счет использования коммерчески доступных лазерных комплексов.
Методы и материалы
Структурирование образцов проводилось при нормальных условиях в воздушной атмосфере с использованием технологической установки на базе импульсного иттербиевого волоконного лазера мощностью 50 Вт с длиной волны λ = 1,064 мкм, генерирующего импульсы с частотой 50–100 кГц и длительностью 100 нс. В качестве экспериментальных образцов были взяты пластины нержавеющей стали AISI 430 (St) и дюралюминия АМцМ (Al). Данные сплавы были выбраны потому, что они являются наиболее распространенными сплавами, используемыми при изготовлении корпусов и других конструкторских деталей кораблей. При выборе лазерного источника важным фактором было то, что выбранные нами сплавы имеют пик поглощения на длине волны лазерного источника, что делает процесс обработки данных образцов эффективным. Морфология поверхностей изучалась на оптическом микроскопе Zeiss Axio Imager A1М. С помощью контактного профилометра Hommel Werke T8000 также изучалась морфология и топология поверхности.
Для измерения угла смачивания применялся метод лежачей капли. Была использована цифровая камера ToupCam, программное обеспечение ToupView для обработки результатов. В качестве тестовой жидкости использовалась дистиллированная вода. Объем капли для измерения в эксперименте биообрастания составлял 3 мкл. Дозирование и размещение капли осуществлялось с помощью механического диспансера Satorius объемом 0,1–10 мкл. После размещения капель на поверхность использовалось программное обеспечение AutoCad для измерения контактного угла.
В качестве среды нахождения образцов была взята проба воды из прибрежной зоны Финского залива г. Санкт-Петербурга, в которой находятся такие микроорганизмы как кладофора (лат. Cladophora), энтероморфа (лат. Ulva intestinalis), диатомовые водоросли (лат. Diatomeae), усоногие личинки (лат. Cirripedia) [16], штаммы Pseudomonas spp., Stenotrophomonas spp и Rahnella [17].
Для проведения экспериментов по исследованию зависимости угла смачивания подложек из сплавов, подвергнутых различной лазерной обработке, от времени нахождения образцов в воде мы помещали образцы в аквариум с водой из Финского залива. Исследовательский набор состоял из неструктурированных образцов и образцов, полученных сразу после лазерного структурирования. Идея эксперимента заключалась в том, что поверхность приобретает гидрофобные свойства за счет адсорбции органических соединений из окружающей среды на поверхность оксида, образованного под воздействием лазерного излучения. При этом за счет образования новых функциональных групп состояние смачивания меняется [18]. Поэтому мы решили после лазерного структурирования выдерживать образцы на воздухе в течение 3‑х недель для осаждения на их поверхности органических соединений. Для ускорения процесса перехода в гидрофобное состояние был также использован низкотемпературный отжиг в муфельной печи ПМ‑10 в течение 3 часов при температуре 100 °C. Все образцы помещались в аквариум с водой из Финского залива, замеры углов смачивания производились каждую неделю в течение месяца.
Для оценки степени биообрастания биопленка, образующаяся на поверхности образцов, измерялась на конфокальном микроскопе Leica TCS SP8. Перед этим образцы фиксировались формалином, а затем использовался пропидий йодид, который окрашивает ядра организмов, находящихся в воде.
Результаты и обсуждение
1. Лазерное формирование микроструктур на поверхности металлов с различным углом смачивания
В нашем исследовании мы ориентировались на первичный и вторичный этап биообрастания. Поэтому нами было исследовано поведение таких микроорганизмов, размеры которых варьировались в диапазоне от 50 мкм до 1000 мкм, как кладофора (лат. Cladaphora), балянусы (лат. Balanus), диатомовые водоросли (лат. Diatomeae), усоногие личинки (лат. Cirripedia) и иные организмы подобных размеров. Мы считаем, что для обеспечения наименьшего сцепления данных организмов с поверхностью период создаваемого микрорельефа должен составлять не более 100 мкм. Также известно, что гидрофобные свойства могут защищать поверхности от процесса биообрастания благодаря низкой поверхностной энергии на границе раздела твердого тела и воздуха, что не дает клейкому адгезиву микроорганизмов взаимодействовать с материалом [9]. На рис. 1 показано схематическое представление лазерного структурирования металлов для формирования гидрофобных свойств и поведения данной лазерно-индуцированной поверхности в водной среде по сравнению с необработанной.
При подборе режимов структурирования мы взяли за основу получаемой геометрической структуры гидрофобные рельефы лотоса и розы, имеющие так называемые столбики размерами порядка 50 мкм и 16 мкм соответственно и обладающие высотой порядка 10 мкм.
На каждом образце были созданы структуры размером 7 × 7 мм, лазерная запись производилась в плоскостях таким образом, чтобы получаемые канавки были перпендикулярны друг другу, образуя решетку (рис. 2). Полученные канавки имели ширину 34 мкм, а глубину – 10–12 мкм. Исходя из параметра шага сканирования лазерным пучком (М) в 50 мкм и 100 мкм, размеры выступов (столбиков) были 16 мкм и 66 мкм соответственно. На каждую неделю замеров углов смачивания было подготовлено по 5 образцов для одного вида обработки и одного значения шага сканирования для индивидуальных режимов обоих металлов. На рис. 2 предоставлены снимки морфологии поверхности алюминия и стали с оптического микроскопа, а также профилограммы этих поверхностей.
По замерам углов смачивания были получены графики зависимости этих углов от времени пребывания образцов в воде (рис. 3). На графиках значение, указанное для первого дня, – это угол смачивания образца до момента помещения его в аквариум. В некоторых случаях угол смачивания равен 180 градусов, что связано с невозможностью измерить угол, так как капля не помещалась на поверхность, а оставалась на механическом диспансере Satorius.
В ходе исследования полученных результатов для неструктурированных образцов явной зависимости не наблюдается. Для образцов, чье исследование начиналось сразу после лазерного структурирования, через месячный период нахождения в аквариуме наблюдается небольшой прирост угла для всех режимов.
Для получения гидрофобных и супергидрофобных структур мы оставляли наши образцы после лазерного структурирования на воздухе на 3 недели для осаждения органики, а для ускорения данного процесса другие образцы после лазерного структурирования подвергали низкотемпературному отжигу в муфельной печи. В результате мы смогли получить гидрофобные углы для дистиллированной воды до помещения образцов в аквариум. На образцах, которые находились 3 недели на воздухе после лазерного структурирования, были получены бóльшие гидрофобные значения для большинства режимов. Однако данные образцы утрачивали свою гидрофобность после нахождении в воде. Мы считаем, что энергия связи органических соединений с оксидами на поверхности металлов была недостаточно высока, и органические соединения смывались водой.
Таким образом, перед помещением образцов в водную среду для обоих металлов при шаге сканирования 50 мкм (при обработке для гидрофобизации поверхности) удалось получить гидрофобные углы больше, чем для обработки с шагом сканирования 100 мкм. Это вызвано тем, что при увеличении шероховатости гидрофобной поверхности в рамках одного материала увеличиваются и гидрофобные свойства, то есть растет контактный угол смачивания.
2. Оценка степени биообрастания поверхности металлов до и после лазерной обработки
На рис. 4 показаны результаты степени биообрастания на образцах с различной обработкой. По оси абсцисс указано время нахождения образцов в воде, взятой из прибрежной зоны Финского залива, а по оси ординат указана интенсивность флуоресцентного свечения, которое дают ядра микроорганизмов. Таким образом качественная оценка степени обрастания проводилась по флуоресцентному свечению ядер. Результаты показали наименьшее биообрастание при лазерном структурировании и последующей продолжительной выдержке на воздухе. Анализ графических зависимостей позволил сделать вывод, что именно при данной обработке (лазерное структурирование и продолжительная выдержка на воздухе) микроорганизмы не находили данные структуры удобными для колонизации, что связано с супергидрофобными значениями углов.
Уменьшение степени биообрастания с течением времени при обработках мы связываем с гипотезой о том, что микроорганизмам не удается колонизироваться на поверхности, так как наши структуры неблагоприятны для них как по размерам, так и по свойствам поверхности, чтобы сцепиться с ней своим адгезивным клейким веществом.
Заключение
По результатам оценки степени биообрастания сделан вывод о том, что выдержка образцов после лазерного структурирования на воздухе продолжительное время оказывается благоприятным режимом для защиты от металлических подло
Отзывы читателей
