Biocorrosion of Copper Under the Impact of Microscopic Fungi

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A study is performed of the micromycete biocorrosion of electrical copper M1E and fiberglass FR4 with copper coating, which are used in the production of printed circuit boards. The structure of the surfaces of corroded samples is studied via optical and electron microscopy. Energy dispersive X-ray spectroscopy is used to perform a qualitative and semi-quantitative analysis of chemical elements present in the composition of corrosion products after exposing samples to a bed of micromycetes. An X-ray phase analysis of the products of copper biocorrosion is performed. It is established that microorganisms adhere to the metal surface at the initial stage of micromycetic corrosion, and colonies of them develop. It is suggested that reactive oxygen species (superoxide anion-radical and hydrogen peroxide) participate in the biocorrosion of copper and the functioning of the zerovalent copper–hydrogen peroxide system, triggering a cascade of reactions that result in the destructive oxidation of copper. The role of biofilms of the microscopic fungal colony as the main factor in the mycological corrosion of copper is explained.

About the authors

D. V. Belov

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics; Institute of Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences

Email: belov.denbel2013@yandex.ru
603950, Nizhny Novgorod, Russia; 603950, Nizhny Novgorod, Russia

S. N. Belyaev

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics; Institute of Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences

Email: belov.denbel2013@yandex.ru
603950, Nizhny Novgorod, Russia; 603950, Nizhny Novgorod, Russia

P. A. Yunin

Institute of Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: belov.denbel2013@yandex.ru
603950, Nizhny Novgorod, Russia

References

  1. Okorie I.E., Chukwudi N.R. // Zastita Materijala. 2021. V. 62. № 4. P. 333. https://doi.org/10.5937/zasmat2104333O
  2. Picioreanu C., Loosdrecht M.V. // J. of The Electrochemical Society. 2002. V. 149. № 6. B211–B223. https://doi.org/10.1149/1.1470657
  3. Rather M.A., Gupta K., Mandal M. // Brazilian J. of Microbiology. 2021. V. 52. № 12. P. 1. https://doi.org/10.1007/s42770-021-00624-x
  4. Li X.L., Narenkumar J., Rajasekar A., Ting Y.-P. // 3 Biotech. 2018. V. 8. № 3. P. 178. https://doi.org/10.1007/s13205-018-1196-0
  5. Zhao J., Csetenyi L., Gadd G. // International Biodeterioration & Biodegradation. 2020. V. 154. 105081. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2020.105081
  6. Gharieb M.I., Ali M.I., El-Shoura A.A. // Biodegradation. 2004. V. 15. № 1. P. 49. https://doi.org/10.1023/B:BIOD.0000009962.48723.df
  7. Белов Д.В., Беляев С.Н., Геворгян Г.А., Максимов М.В. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. № 8. С. 1075. DOI: . Belov D.V., Belyaev S.N., Gevorgyan G.A., Maksimov M.V. // Rus. J. of Physical Chemistry A. 2022. V. 96. № 8. P. 1599.https://doi.org/10.1134/S003602442208005210.1134/S0036024422080052.https://doi.org/10.31857/S0044453722080052
  8. Белов Д.В., Беляев С.Н. // Конденсированные среды и межфазные границы. 2022. Т. 24. № 2. С. 155. DOI: . Belov D.V., Belyaev S.N. // Condensed Matter and Interphases. 2022. V. 24. № 2. P. 155.https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9256.
  9. Белов Д.В., Челнокова М.В., Калинина А.А. и др. // Коррозия: материалы, защита. 2011. № 3. С. 19.
  10. Белов Д.В., Челнокова М.В., Соколова Т.Н. и др. // Изв. высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2011. Т. 54. № 10. С. 133.
  11. Белов Д.В., Челнокова М.В., Соколова Т.Н. и др. // Коррозия: материалы, защита. 2009. № 11. С. 43.
  12. Коваль Э.З., Сидоренко Л.П. Микодеструкторы промышленных материалов. Киев: Наукова думка, 1989. 192 с.
  13. Ринальди М., Саттон Д., Фотергилл А. Определитель патогенных и условно патогенных грибов. М.: Мир. 2001. 486 с.
  14. Aruchamy A., Fujishima A. // J. Electroanal. Chem. 1989. V. 272. № 1–2. P. 125.
  15. Di Quarto F., Piazza S., Sunseri C. // Electrochim. Acta. 1985. V. 30. № 3. P. 315.
  16. Strehblow H.-H., Maurice V., Marcus P. // Electrochim. Acta. 2001. V. 46. P. 3755.
  17. Modestov A.D., Zhou G.-D., Ge H.-H., Loo B.H. // J. Electroanal. Chem. 1995. V. 380. № 1–2. P. 63.
  18. Bogdanowicz R., Ryl J., Darowicki K., Kosmowski B.B. // J. Solid State Electrochem. 2009. https://doi.org/10.1007/s10008-008-0650-z
  19. Wilhelm S. M., Tanizawa Y., Chang-Yi Liu, Hackerman N. // Corr. Sci. 1982. V. 22. № 8. P. 791.
  20. Chaudhary Y.S., Argaval A., Shrivastav R. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2004. № 29. P. 131.
  21. Kublanovsky V.S., Kolbasov G.Ya., Belinskii V.N. // J. Electroanal. Chem. 1996. V. 415. P. 161.
  22. Kautek W., Gordon J.G. // J. Electrochem. Soc. 1990. V. 137. № 9. P. 2672.
  23. Shoesmith D.W., Rummery T.E., Owen D., Lee W. // J. Electrochem. Soc. 1976. V. 123. № 6. P. 790.
  24. Burke L.D., Ahern M.J.G., Ryan T.G. // Ibid. 1990. V. 137. № 2. P. 553.
  25. Abd El Halem S.M., Ateya B.G. // J. Electroanal. Chem. 1981. V. 117. № 2. P. 309.
  26. Ambrose J., Barradas R.G., Shoesmith D.W. // Ibid. 1973. V. 47. № 1. P. 65.
  27. Ives D.J.G., Rawson A.E. // J. of The Electrochemical Society. 1962. V. 109. № 6. P. 447. https://doi.org/10.1149/1.2425445
  28. Ives D.J.G., Rawson A.E. // Ibid. 1962. V. 109. № 6. P. 452. https://doi.org/10.1149/1.2425446.
  29. Ives D.J.G., Rawson A.E. // Ibid. 1962. V. 109. № 6. P. 458. https://doi.org/10.1149/1.2425447.
  30. Ives D.J.G., Rawson A.E. // Ibid.1962. V. 109. № 6. P. 462. https://doi.org/10.1149/1.2425448.
  31. Белов Д.В., Беляев С.Н., Максимов М.В., Геворгян Г.А. // Вопросы материаловедения. 2021. Т. 3. № 107. С. 163. DOI: . Belov D.V., Belyaev S.N., Maksimov M.V., Gevorgyan G.A. // Inorganic Materials: Applied Research. 2022. V. 13. № 6. P. 1640.https://doi.org/10.1134/S207511332206002810.1134/S2075113322060028.https://doi.org/10.22349/1994-6716-2021-107-3-163-183
  32. Ni Y.J., Cheng Y.Q., Xu M.Y., Qiu C.G. et al. // Huan jing ke xue= Huanjing kexue. 2019. V. 40. № 1. P. 293. https://doi.org/10.13227/j.hjkx.201803215
  33. Liu A., Liu J., Han J., Zhang W. // J. of Hazardous Materials. 2017. V. 322. P. 129. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.12.070
  34. Ribeiro J.P., Nunes M.I. // Environmental Research. 2021. V. 197. 110957. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.110957
  35. Zhou P., Zhang J., Zhang Y. et al. // J. of Molecular Catalysis A: Chemical. 2016. V. 424. P. 115. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2016.08.022
  36. Cheng M., Zeng G., Huang D. et al. // Chemical Engineering J. 2016. V. 284. P. 582. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.09.001
  37. Li B., Fan Y., Li C., Zhao X., Liu K., Lin Y. // Electroanalysis. 2018. V. 30. P. 1. https://doi.org/10.1002/elan.201700574
  38. Ensafi A.A., Abarghoui M.M., Rezaei B. // Electrochimica Acta. 2014. V. 123. P. 219. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.01.031
  39. Elwell C.E., Gagnon N.L., Neisen B.D. et al. // Chemical Reviews. 2017. V. 117. № 3. P. 2059. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00636
  40. Itoh S. // Accounts of Chemical Research. 2015. V. 48. № 7. P. 2066. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.5b00140
  41. Bailey W.D., Dhar D., Cramblitt A.C., Tolman W.B. // J. of the American Chemical Society. 2019. V. 141. № 13. P. 5470. https://doi.org/10.1021/jacs.9b00466

Copyright (c) 2023 Д.В. Белов, С.Н. Беляев, П.А. Юнин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».