Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей

Цель данной работы заключалась в определении эффективности контроля биологического заражения СОЖ на органической и синтетической основе по диэлектрической проницаемости, а также поверхностному натяжению с учетом структурно-функциональных особенностей микрофлоры. В рамках настоящей работы с помощью...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Хмель, Н.В., Колесников, В.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України 2017
Назва видання:	Радіофізика та електроніка
Теми:	Прикладная радиофизика
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130194
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей / Н.В. Хмель, В.Г. Колесников // Радіофізика та електроніка. — 2017. — Т. 22, № 3. — С. 81-85. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-130194
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1301942018-02-09T03:03:23Z Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей Хмель, Н.В. Колесников, В.Г. Прикладная радиофизика Цель данной работы заключалась в определении эффективности контроля биологического заражения СОЖ на органической и синтетической основе по диэлектрической проницаемости, а также поверхностному натяжению с учетом структурно-функциональных особенностей микрофлоры. В рамках настоящей работы с помощью микроволновой диэлектрометрии были проведены измерения диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических СОЖ как свежеприготовленных (контрольных), так и отработанных (опытных) образцов. Биологический анализ морфологических особенностей микрофлоры осуществлялся путем подсчета колоний образующих единиц с последующим микроскопированием. Метою цієї роботи є визначення ефективності контролю біологічного зараження МОР на органічній та синтетичній основі за параметрами діелектричної проникності, а також поверхневого натягу з урахуванням структурно-функціональних особливостей мікрофлори. У рамках роботи за допомогою методу мікро-хвильової діелектрометрії були проведені вимірювання діелект-ричної проникності та поверхневого натягу органічних та синтетичних МОР – щойно виготовлених (контрольних) та відпрацьованих (дослідних) зразків. Біологічний аналіз морфологічних особливостей мікрофлори здійснювався шляхом підрахунку колоній утворюючих одиниць з наступним мікроскопуванням. The aim of this work is the determination of efficiency of control of biological contamination of organic and synthetic lubricants via permittivity and surface tension and also structural and functional characteristic of the microflora. In this work we have carried out measurements of permittivity and surface tension of organic and synthetic lubricants (freshly prepared and worked-out) by means of microwave dielectrometry. Biological analysis of the microflora’s morphological particularities has been fulfilled by calculation of bacterial colonies with subsequent determination of cells via a microscope. According to the experimental data the increase of bound water in the system of worked-out lubricant and microflora in comparison with freshly prepared samples was observed. We revealed the decrease of permittivity and surface tension in synthetic worked-out lubricant perhaps by reason of contamination by gram-positive nonspore-forming bacteria. According to the fulfilled measurements the lubricants’ quality control can be a marker for a timely replacement of low-quality lubricants and for a decrease of defective goods. 2017 Article Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей / Н.В. Хмель, В.Г. Колесников // Радіофізика та електроніка. — 2017. — Т. 22, № 3. — С. 81-85. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1028-821X PACS: 87.50.U DOI: doi.org/10.15407/rej2017.03.081 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130194 577.3:57.086.8 ru Радіофізика та електроніка Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Прикладная радиофизика Прикладная радиофизика
spellingShingle	Прикладная радиофизика Прикладная радиофизика Хмель, Н.В. Колесников, В.Г. Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей Радіофізика та електроніка
description	Цель данной работы заключалась в определении эффективности контроля биологического заражения СОЖ на органической и синтетической основе по диэлектрической проницаемости, а также поверхностному натяжению с учетом структурно-функциональных особенностей микрофлоры. В рамках настоящей работы с помощью микроволновой диэлектрометрии были проведены измерения диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических СОЖ как свежеприготовленных (контрольных), так и отработанных (опытных) образцов. Биологический анализ морфологических особенностей микрофлоры осуществлялся путем подсчета колоний образующих единиц с последующим микроскопированием.
format	Article
author	Хмель, Н.В. Колесников, В.Г.
author_facet	Хмель, Н.В. Колесников, В.Г.
author_sort	Хмель, Н.В.
title	Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей
title_short	Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей
title_full	Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей
title_fullStr	Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей
title_full_unstemmed	Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей
title_sort	оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей
publisher	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Прикладная радиофизика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130194
citation_txt	Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей / Н.В. Хмель, В.Г. Колесников // Радіофізика та електроніка. — 2017. — Т. 22, № 3. — С. 81-85. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Радіофізика та електроніка
work_keys_str_mv	AT hmelʹnv ocenkadiélektričeskojpronicaemostiipoverhnostnogonatâženiâorganičeskihisintetičeskihsmazočnoohlaždaûŝihžidkostej AT kolesnikovvg ocenkadiélektričeskojpronicaemostiipoverhnostnogonatâženiâorganičeskihisintetičeskihsmazočnoohlaždaûŝihžidkostej
first_indexed	2025-07-09T13:03:26Z
last_indexed	2025-07-09T13:03:26Z
_version_	1837174580445184000
fulltext	ППРРИИККЛЛААДДННАА РРААДДІІООФФІІЗЗИИККАА ________________________________________________________________________________________________________________ __________ ISSN 1028821X Радіофізика та електроніка. 2017. Т. 22. № 3 © Н. В. Хміль, В. Г. Колесніков, 2017 УДК 577.3:57.086.8 PACS 87.50.U Н. В. Хмель, В. Г. Колесников Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины 12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина E-mail: dreval@ire.kharkov.ua ОЦЕНКА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ И ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ В металлообрабатывающей промышленности одними из составляющих, обеспечивающих качество готовой продукции, являются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). В ходе эксплуатации наблюдается дисбаланс соотношения составляющих СОЖ, а также контаминация (обсеменение) микрофлорой – бактериями, плесневыми грибами, микроводорослями, что приводит к некачественной обработке металла. Существующие методы оценки качественного состояния СОЖ не всегда четко регистрируют эти изменения, и процесс их обнаружения продолжителен по времени. Микроволновая диэлектрометрия позволяет на частотах дисперсии диэлектрической проницаемости свободной воды оценивать структурное и функциональное состояние биологической системы в режиме реального времени по изменению количества связанной воды на структурах макромолекулярных комплексов, а также свободной воды. Цель данной работы заключалась в определении эффективности контроля биологического заражения СОЖ на органической и синтетической основе по диэлектрической проницаемости, а также поверхностному натяжению с учетом структурно-функциональных особенностей микрофлоры. В рамках настоящей работы с помощью микроволновой диэлектрометрии были проведены измерения диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических СОЖ как свежеприготовленных (контрольных), так и отработанных (опытных) образцов. Биологический анализ морфологических особенностей микрофлоры осуществлялся путем подсчета колоний образующих единиц с последующим микроскопированием. Исследование показало увеличение количества связанной воды в системе «отработанная СОЖ – микрофлора» по сравне- нию со свежеприготовленными образцами. Сравнительный анализ полученных экспериментальных данных диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения отработанной СОЖ показал уменьшение значений этих параметров в синтетической эмульсии, возможно, по причине контаминации СОЖ неспорообразующими грамположительными бактериями. Контроль качества СОЖ на основе проведенных измерений может служить маркером для своевременной замены не- качественной СОЖ на этапах металлообработки и снижения процента брака готовой продукции. Ил. 2. Табл. 3. Библиогр.: 13 назв. Ключевые слова: смазочно-охлаждающая жидкость, микроволновая диэлектрометрия, поверхностное натяжение, био- логическое заражение. Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) являются частью современной технологии обра- ботки металлов с постоянным увеличением годо- вого объема и стоимости. От качества и состава СОЖ зависят многие процессы на этапах изго- товления готовой продукции, в том числе фрезе- рование и шлифование металла [1–3]. На миро- вом рынке устойчивую позицию лидеров в разра- ботке и изготовлении СОЖ различных типов занимают торговые марки Shell, MobilCut, высоко- качественные и дорогостоящие СОЖ которых (типа Adrana и др.) широко используются в украин- ской металлообрабатывающей промышленности в средних и тяжелых операциях обработки чугу- на, стали и некоторых алюминиевых сплавов. Такие СОЖ представляют собой технологическое средство в виде стабильной микроэмульсии с высокими смазывающими, моющими способ- ностями, хорошими антипенными и охлаждаю- щими свойствами, без запаха в свежеприготов- ленных формах и при непродолжительном перио- де эксплуатации. Но, несмотря на соблюдение физико- химических параметров, обеспечивающих высо- кую стабильность СОЖ, со временем в рабочей эмульсии наблюдается дисбаланс составляющих, что сопровождается некачественной лезвийной и абразивной обработкой материалов, появлением характерного запаха и токсических веществ, что делает СОЖ непригодной для использования [4] (количество СОЖ, подлежащих замене на пред- приятии, составляет в среднем от 1 до 300 м 3 /сут.). Являясь по своей природе сложными органиче- скими соединениями со щелочной реакцией, СОЖ подвержены биологическому заражению микрофлорой – бактериями, плесневыми и дрож- жевыми грибами, а также различными видами одноклеточных микроводорослей. Это приводит не только к сокращению срока эксплуатации СОЖ, увеличению процента брака готовой про- дукции, но и к ухудшению здоровья обслужива- ющего персонала. Доказательством тому служат частые появления кожных аллергических реак- ций, нарушение иммунологического звена с вы- раженными сенсибилизирующими проявлениями, а также жалобы заводского персонала на измене- ния со стороны респираторной и сердечно- сосудистой систем [5]. Среди методов контроля биологической стабильности СОЖ выделяют методы определе- ния биологического поражения водосмешивае- мых СОЖ в условиях металлообрабатывающих предприятий с помощью 2,3,5-трифенилтетра- золия хлористого (ТТХ), а также метод определе- ния биологического поражения СОЖ при помощи тест-индикаторов путем сравнения плотности mailto:dreval@ire.kharkov.ua Н. В. Хмель, В. Г. Колесников / Оценка диэлектрической проницаемости… _________________________________________________________________________________________________________________ 82 ISSN 1028821X Радіофізика та електроніка. 2017. Т. 22. № 3 колоний со шкалой эталонов. Одним из недостат- ков этих методов является продолжительность оценки качественного и количественного состава микрофлоры (сутки и больше). При постановке биофизического эксперимента информативными являются традиционные радиофизические методы диэлектрических измерений – резонансные [6, 7], волноводные [8], а также современные методы временной спектроскопии и квазиоптических измерений в терагерцевом диапазоне [9]. Как показали наши исследования [10], с помощью микроволновой диэлектрометрии можно регист- рировать изменения диэлектрической проницае- мости органической СОЖ при биологическом поражении одноклеточными водорослями и циано- бактериями в течение нескольких минут. Поэтому разработка и применение физических методов оперативного контроля качества СОЖ с учетом процессов жизнедеятельности микрофлоры в настоящее время весьма актуальны, а ревитализа- ция исходных физико-химических свойств эмуль- сий по причине дисбаланса системы «СОЖ– микрофлора» экономически эффективна. В условиях производства синтетическая СОЖ, которая могла бы выступить как альтерна- тива органической, также показала тенденцию к биологическому заражению, что сказалось на точности обработки металла и проявлении аллер- гических реакций у обслуживающего персонала. Целью настоящей работы является сравнитель- ный анализ результатов измерений реальной части комплексной диэлектрической проницае- мости )(  и поверхностного натяжения ( ) в системе свежеприготовленной и отработанной СОЖ на органической и синтетической основе. 1. Материалы и методы. В качестве материала исследования использовались свеже- приготовленные и отработанные образцы органи- ческой СОЖ (типа «О») и синтетической СОЖ (типа «С»), физико-химические и биологические характеристики которых приведены в табл. 1. ___________________________________________ Таблица 1 Химико-технические характеристики СОЖ типа «О» и «С» в зависимости от времени эксплуатации Характеристика Контрольные образцы (свежеприготовленные СОЖ) Опыт №1 (30 дней эксплуатации) Опыт №2 (60 дней эксплуатации) «О» «С» «О» «С» «О» «С» рН 8,1 8,8 8,8 9,5 8,6 8,5 Коррозионная стойкость + + + + – + Механические примеси, мг/л 190 15 220 60 250 75 Биологическая стойкость, балл 3 3 2 3 1 2 ___________________________________________ При оценке диэлектрических характерис- тик СОЖ был использован метод микроволновой диэлектрометрии [11]. Этот метод позволяет на частотах дисперсии диэлектрической проницае- мости свободной воды (f  10…40 ГГц) регистри- ровать биологические изменения в системе СОЖ по относительному изменению количества сво- бодной и связанной воды. В приборный комплекс диэлектрометра встроена измерительная линия Р1-39. Стабиль- ность генератора, в качестве которого использо- вался диод Ганна, обеспечивалась стабилизиро- ванным блоком питания (частота генерации 37,7 ГГц). Конструкция и качество изготовления измерительной ячейки диэлектрометра определи- ли точность размещения образца в волноводе. Регистрационную часть комплекса представили персональный компьютер и программное обеспе- чение. Относительная погрешность по   соста- вила 1 %, абсолютная погрешность по   соста- вила 3,5 %. Измерения комплексной диэлектри- ческой проницаемости волноводным методом требуют измерений мнимой части .  Эти изме- рения сопряжены со значительной доработкой измерительной базы, что требует изготовления прецизионных кювет с увеличенным зазором с точностью 0,01 мм, а также применения генера- тора Ганна с другой частотой, по крайней мере, со сдвигом не менее 5 ГГц. Измерение комплекс- ной диэлектрической проницаемости СОЖ пла- нируется в следующей экспериментальной работе. Для определения значения поверхност- ного натяжения СОЖ использовалась пьезо- платформа с открытой кюветой, помещенной в 8-мм волновод. Sweep-режим (непрерывный пе- ребор частот акустического диапазона) задавался диапазоном частот собственных колебаний объе- ма конструкции кюветы, при этом первый мод приходился на область частот f  20…60 Гц. Емкость измерительных массивов не превы- шала 0,1 Гб, длительность регистрации – не более 280 с [10]. 2. Результаты и обсуждение. Измерения проводились в области дисперсии диэлектриче- ской проницаемости свободной воды на час- тоте f  37,7 ГГц. В этой области изменения Н. В. Хмель, В. Г. Колесников / Оценка диэлектрической проницаемости… _________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1028821X Радіофізика та електроніка. 2017. Т. 22. № 3 83 параметра   происходят по причине образова- ния или утраты водородных связей на макро- молекулярных комплексах биологических систем. В нашем случае физический смысл этих измене- ний определяется, в основном, физиологическим состоянием контаминирующих клеток [1], а так- же аминокислотным составом белков споровой оболочки спорообразующих форм бактерий или аминокислотными остатками на структурах плаз- матической мембраны вегетативных форм. Ана- лиз экспериментальных данных показал увеличе- ние количества связанной воды в обоих видах отработанных СОЖ по сравнению со свежепри- готовленными образцами, причем более выра- женное уменьшение   регистрировали в СОЖ на синтетической основе по истечении 60 дней эксплуатации (табл. 2). Таблица 2 Диэлектрическая проницаемость и поверхностное натяжение СОЖ «О» и «С» в зависимости от периода эксплуатации Образцы СОЖ Параметр   , дин/см Контрольные «О» 21,3 67,2  1,5 «С» 22,8 72,0  1,5 Опыт №1 (30 дней эксплуатации) «О» 17,2 54,3  1,5 «С» 20,7 65,4  1,5 Опыт №2 (60 дней эксплуатации) «О» 17,3 54,6  1,5 «С» 17,26 54,5  1,5 Как следует из табл. 2, изменение физико- химических характеристик СОЖ в связи с биоло- гическим поражением отражается также и в па- раметре поверхностного натяжения, изменение которого обусловлено взаимодействием молекул в жидкости. При этом, чем сильнее взаимное притяжение молекул, тем больше коэффициент поверхностного натяжения. Известно, что СОЖ на органической ос- нове является эмульсией масла в воде и представ- ляет собой коллоидную двухфазную систему, в которой масло диспергировано в виде капель в воде (рис. 1, а). При этом разрушению эмульсии, т. е. расслоению системы, препятствует упругая оболочка эмульгатора – органической кислоты, молекулы которого ориентированы углеводород- ным радикалом в сторону частицы масла, а кар- боксильной группой – в сторону воды. Составы СОЖ на синтетической основе (рис. 1, б) разработаны с применением высоко- атомных спиртов, талловых масел, триэтанола- мина, водорастворимых полимеров, антипенных и антибактериальных присадок, которые обеспечи- вают пониженную вязкость жидкости, благодаря чему основные компоненты СОЖ легко распреде- ляются по сложной поверхности инструмента и хорошо охлаждают ее. а) б) Рис. 1. Схема структурной организации СОЖ: а) на органиче- ской основе; б) на синтетической основе Из результатов анализа структуры эмуль- сий (рис. 1) и полученных экспериментальных данных по  и   следует, что СОЖ типа «С» является более полярной по сравнению с СОЖ типа «О», что повышает ее антибактериальную резистентность. Оценка биологического заражения СОЖ путем подсчета количества колоний образующих единиц (КОЕ) через 24 часа инкубации показала более активные процессы роста микрофлоры на СОЖ типа «О» по сравнению с СОЖ типа «С» как по истечении 30 дней эксплуатации, так и после 2-месячного рабочего цикла (табл. 3). Таблица 3 Количество КОЕ бактерий рода Bacillus при различных сроках эксплуатации СОЖ Образцы СОЖ КОЕ/мл Контрольные «О» – «С» – Опыт № 1 (30 дней эксплуатации) «О» 5,2105 «С» 2,2105 Опыт № 2 (60 дней эксплуатации) «О» 6,4105 «С» 2,7105 При микроскопировании выявлено, что в СОЖ типа «О» и типа «С» встречаются, в основ- ном, спорообразующие и неспорообразующие грамположительные бактерии рода Bacillus (рис. 2). Серологические исследования показали, что в белковом составе оболочки бактериальных молекула воды молекула присадки молекула ПАВ молекула функционального вещества молекула ПАВ молекула присадки молекула воды молекула масла масляная фаза Н. В. Хмель, В. Г. Колесников / Оценка диэлектрической проницаемости… _________________________________________________________________________________________________________________ 84 ISSN 1028821X Радіофізика та електроніка. 2017. Т. 22. № 3 спор превалирует аминокислота цистин, внутри- молекулярные дисульфидные мостики которой обеспечивают гидрофобность этих структур [13]. а) б) Рис. 2. Морфологические особенности культуры клеток рода Bacillus в образцах отработанной СОЖ после 60 дней эксплуа- тации: а) СОЖ типа «О»; б) СОЖ типа «С» Результаты нашего исследования говорят в пользу большей гидратированности споровых форм, чем вегетативных, при этом можно конста- тировать, что увеличение   связано с увеличе- нием гидратации СОЖ. Возможно, что гидратное окружение оболочки споровых форм обеспечива- ется значительным процентным содержанием белков (60…90 %) и липидов в структуре пептидо- гликана. Выводы. Диэлектрическая проницае- мость и поверхностное натяжение органических и синтетических СОЖ, измеряемые с помощью волноводных методов миллиметрового диапазона радиоволн, могут быть использованы для контроля качества этих жидкостей. Уменьшение брака готовой продукции и повышение критериев охраны труда в результате своевременного выявления патогенной микро- флоры являются основой продвижения этих ме- тодов в производство. Работа выполнена в рамках договора о научно-практическом сотрудничестве между ИРЭ им. А. Я. Усикова НАН Украины и ПАТ «Харь- ковский подшипниковый завод». Авторы выра- жают благодарность коллективу завода за прояв- ленный интерес к работе и полезные обсуждения. Библиографический список 1. Rudnick L. R. ed., 2003. Lubricant additives: chemistry and application. 2nd ed. New York: CRC Press. 761 p. 2. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Cправочник. Под ред. С. Г. Энтелис. Изд. 2-е. Москва: Машиностроение, 1986. 352 с. 3. Латышев В. Н. Повышение эффективности СОЖ. Москва: Машиностроение, 1975. 88 с. 4. Громов Л. М. Влияния абиотических факторов на эколо- гию микробных сообществ смазочно-охлаждающих жид- костей: дис. … канд. биолог. наук; Ульяновский госу- дарственный университет. Ульяновск, 2002. 133 с. 5. Хамидуллова Л. Р., Васильев А. В. Классификация и комплексная оценка смазочно-охлаждающих жидкостей по степени воздействия на человека и биосферу. Изв. Са- марского научного центра РАН. 2011. Т. 13, № 5. С. 279–281. 6. Gubin A. I., Barannik A. A., Cherpak N. T., Protsenko I. A., Pud S., Offenhaussen A., Vitusevich S. Whispering-gallery- mode resonator technique with microfluidic channel for per- mittivity measurement of liquids. IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 2015. Vol. 63, N 6. P. 2003–2009. 7. Afsar M., Ding H. A novel open-resonator system for precise measurement of permittivity and loss-tangent. IEEE Trans. Instrum. Meas. 2001. Vol. 50, Iss. 2. P. 402–405. 8. Afsar M., Suwanvisan N., Yong W. Permittivity of low and high loss liquids in the frequency range of 8 to 40 GHz using waveguide transmission line technique. Microwave Opt. Technol. Lett. 2005. Vol. 48, Iss. 2. P. 275–281. 9. Мериакри В. В. Диэлектрическая спектроскопия мм и субмм диапазонов волн и ее применения. Радиотехника. 2005. № 8. С. 97–102. 10. Колесников В. Г., Хмель Н. В., Хмель С. И. Оценка био- логического заражения смазочно-охлаждающей жидкости в миллиметровом диапазоне радиоволн. Физика живого. 2012. Т. 20, № 2. С. 38–42. 11. Щеголева Т. Ю. Исследование диэлектрических характе- ристик биообъектов в миллиметровом диапазоне радио- волн. Киев: Наукова думка, 1996. 187 с. 12. Древаль Н. В. Применение миллиметровых и субмилли- метровых радиоволн и их комбинации в исследовании би- ологических объектов: дис. … канд. биолог. наук; Таври- ческий национальный университет им. В. И. Вернадского. Симферополь, 2009. 163 с. 13. Бациллы. Генетика и биотехнология. Под ред. К. Харвуд. Москва: Мир, 1992. 472 с. REFERENCES 1. Rudnick, L. R. ed., 2003. Lubricant additives: chemistry and application. 2nd ed. New York: CRC Press. Publ. 2. Estelis, S. G. ed., 1986. Lubricants for metal working by cutting. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie Publ. (in Russian). 3. Latyshev, V. N., 1975. Effectiveness increase of lubricant. Moscow: Mashinostroenie Publ. (in Russian). 4. Gromov, L. M., 2002. Influences of abiotic factors on ecology of microbic communities of lubricants. PhD thesis ed. Ulyanovsk State University, Ulyanovsk, Russia (in Russian). 5. Khamidullova, L. R., Vasiljev, A. V., 2011. Classification and complex estimation of lubricants by influence degree on the human and biosphere. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsent- ra Rossijskoj akademii nauk., 13(5), pp. 279–281 (in Russian). 6. Gubin, A. I., Barannik, A. A., Cherpak, N. T., Protsenko, I. A., Pud, S., Offenhaussen, A. Vitusevich, S., 2015. Whispering- gallery-mode resonator technique with microfluidic channel for permittivity measurement of liquids. IEEE Trans. Micro- wave Theory Tech., 63(6), pp. 2003–2009. 7. Afsar, M., Ding, H. 2001. A novel open-resonator system for precise measurement of permittivity and loss-tangent. IEEE Trans. Instrum. Meas., 50(2), pp. 402–405. Н. В. Хмель, В. Г. Колесников / Оценка диэлектрической проницаемости… _________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1028821X Радіофізика та електроніка. 2017. Т. 22. № 3 85 8. Afsar, M., Suwanvisan, N., Yong, W. 2005. Permittivity of low and high loss liquids in the frequency range of 8 to 40 GHz using waveguide transmission line technique. Micro- wave Opt. Technol. Lett., 48(2), pp. 275–281. 9. Meriakry, V. V., 2005. Dielectric spectroscopy of mm and submm of wave bands and its application. Radiotehnika, 8, pp. 97–102 (in Russian). 10. Kolesnikov, V. G., Khmil, N. V., Khmil, S. I., 2012. Estima- tion of biological infection of the lubricants in millimetric range of radio-waves. Physics alive, 20(2), pp. 38–42 (in Rus- sian). 11. Tschegoleva, T. Yu., 1996. Research of dielectric characteris- tics of bioobjects in millimetric range of radio-waves. Kiev: Naukova dumka Publ. (in Russian). 12. Drevalʼ, N. V., 2009. Application of millimetric and submillimetric radio-waves and their combination in research of biological objects. PhD thesis ed. V. I. Vernadsky Taurida National University, Simferopol, Ukraine (in Russian). 13. Kharvud, K. ed., 1992. Bacillus. Genetics and biotechnology. Moscow: Mir Publ. (in Russian). Рукопись поступила 16.05.2017. N. V. Khmil, V. G. Kolesnikov EVALUATION OF PERMITTIVITY AND SURFACE TENSION OF ORGANIC AND SYNTHETIC LUBRICANTS In the metal-working industry lubricants are one of the many components which ensure the quality of finished goods. During operation the imbalance of lubricants’ components is being observed by reason of contamination by bacteria, mold fungi and microalgae. These factors result in both low-quality metalworking and allergic diseases of plant personnel. The present methods register these changes not very efficiently and for a long time. On frequencies of dispersion of free water permittivity the microwave dielectrometry makes it possible to estimate structural and func- tional state of a biological system in real time according to the change of bound and free water quantity on macromolecular complexes. The aim of this work is the determination of efficiency of control of biological contamination of organic and synthetic lubricants via permittivity and surface tension and also structural and functional characteristic of the microflora. In this work we have carried out measurements of per- mittivity and surface tension of organic and synthetic lubricants (freshly prepared and worked-out) by means of microwave dielec- trometry. Biological analysis of the microflora’s morphological particularities has been fulfilled by calculation of bacterial colo- nies with subsequent determination of cells via a microscope. According to the experimental data the increase of bound water in the system of worked-out lubricant and microflora in comparison with freshly prepared samples was observed. We revealed the decrease of permittivity and surface tension in syn- thetic worked-out lubricant perhaps by reason of contamination by gram-positive nonspore-forming bacteria. According to the fulfilled measurements the lubricants’ quality control can be a marker for a timely replacement of low- quality lubricants and for a decrease of defective goods. Key words: lubricants, microwave dielectrometry, sur- face tension, biological contamination. Н. В. Хміль, В. Г. Колесніков ОЦІНКА ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРОНИКНОСТІ ТА ПОВЕРХНЕВОГО НАТЯГУ ОРГАНІЧНИХ ТА СИНТЕТИЧНИХ МАСТИЛЬНО- ОХОЛОДЖУВАЛЬНИХ РІДИН У металооброблювальній промисловості одними із складових, які забезпечують якість готової продукції, є мастильно- охолоджувальні рідини (МОР). Протягом експлуатації спосте- рігається дисбаланс співвідношення складових МОР, а також контамінація мікрофлорою – бактеріями, цвілевими грибами, мікроводоростями. Це призводить до неякісної обробки металу. Методи оцінки якісного стану МОР, які існують на цей час, не завжди чітко реєструють ці зміни, а процес їх виявлення тривалий за часом. Мікрохвильова діелектрометрія дозволяє на частотах дисперсії діелектричної проникності вільної води оцінювати структурний та функціональний стан біологічної системи в режимі реального часу за зміною кількості зв’язаної води на структурах макромолекулярних комплексів, а також вільної води. Метою цієї роботи є визначення ефективності контролю біологічного зараження МОР на органічній та синтетичній основі за параметрами діелектричної проникнос- ті, а також поверхневого натягу з урахуванням структурно- функціональних особливостей мікрофлори. У рамках роботи за допомогою методу мікро- хвильової діелектрометрії були проведені вимірювання діелект- ричної проникності та поверхневого натягу органічних та синтетичних МОР – щойно виготовлених (контрольних) та відпрацьованих (дослідних) зразків. Біологічний аналіз мор- фологічних особливостей мікрофлори здійснювався шляхом підрахунку колоній утворюючих одиниць з наступним мікро- скопуванням. Дослідження показало збільшення кількості зв’язаної води в системі «відпрацьована МОР – мікрофлора» відносно контрольних зразків. Порівнюючи отримані експе- риментальні дані діелектричної проникності та поверхневого натягу відпрацьованої МОР, автори виявили зменшення значень цих параметрів у синтетичній емульсії, можливо, через контамінацію грампозитивними бактеріями, які не утворюють спор. Контроль якості МОР за допомогою мікрохвильової діелектрометрії може забезпечити своєчасну заміну неякісної МОР на етапах металообробки, що приведе до зниження проценту браку готової продукції. Ключові слова: мастильно-охолоджувальна рідина, мікрохвильова діелектрометрія, поверхневий натяг, біологічне зараження.

Оценка диэлектрической проницаемости и поверхностного натяжения органических и синтетических смазочно-охлаждающих жидкостей

Репозитарії

Схожі ресурси