Diolch i chi am ymweld â Nature.com. Mae gan y fersiwn porwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod chi'n defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu'n analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, byddwn yn rendro'r wefan heb arddulliau a JavaScript.
Mae cyrydiad microbaidd (MIC) yn broblem ddifrifol mewn llawer o ddiwydiannau, gan y gall arwain at golledion economaidd enfawr. Defnyddir dur di-staen uwch-ddwplecs 2707 (2707 HDSS) mewn amgylcheddau morol oherwydd ei wrthwynebiad cemegol rhagorol. Fodd bynnag, nid yw ei wrthwynebiad i MIC wedi'i ddangos yn arbrofol. Archwiliodd yr astudiaeth hon ymddygiad MIC 2707 HDSS a achosir gan y bacteriwm aerobig morol Pseudomonas aeruginosa. Dangosodd dadansoddiad electrocemegol, ym mhresenoldeb biofilm Pseudomonas aeruginosa yn y cyfrwng 2216E, fod newid cadarnhaol yn y potensial cyrydiad a chynnydd yn y dwysedd cerrynt cyrydiad yn digwydd. Dangosodd dadansoddiad o sbectrosgopeg ffotoelectron pelydr-X (XPS) ostyngiad yn y cynnwys Cr ar wyneb y sampl o dan y biofilm. Dangosodd dadansoddiad gweledol o'r pyllau fod y biofilm P. aeruginosa wedi cynhyrchu dyfnder pwll mwyaf o 0.69 µm yn ystod 14 diwrnod o ddeori. Er bod hyn yn fach, mae'n dangos nad yw 2707 HDSS yn gwbl imiwn i MIC bioffilmiau P. aeruginosa.
Defnyddir duroedd gwrthstaen deuplex (DSS) yn helaeth mewn amrywiol ddiwydiannau oherwydd y cyfuniad perffaith o briodweddau mecanyddol rhagorol a gwrthiant cyrydiad1,2. Fodd bynnag, mae twll lleol yn dal i ddigwydd ac yn effeithio ar gyfanrwydd y dur hwn3,4. Nid yw DSS yn gwrthsefyll cyrydiad microbaidd (MIC)5,6. Er gwaethaf yr ystod eang o gymwysiadau ar gyfer DSS, mae yna amgylcheddau o hyd lle nad yw gwrthiant cyrydiad DSS yn ddigonol ar gyfer defnydd hirdymor. Mae hyn yn golygu bod angen deunyddiau drutach gyda gwrthiant cyrydiad uwch. Canfu Jeon et al7 fod gan dduroedd gwrthstaen super deuplex (SDSS) rai cyfyngiadau o ran gwrthiant cyrydiad. Felly, mewn rhai achosion, mae angen duroedd gwrthstaen super deuplex (HDSS) gyda gwrthiant cyrydiad uwch. Arweiniodd hyn at ddatblygu HDSS wedi'i aloi'n fawr.
Mae ymwrthedd cyrydiad DSS yn dibynnu ar gymhareb y cyfnodau alffa a gama ac wedi'i ddisbyddu yn rhanbarthau Cr, Mo a W 8, 9, 10 gerllaw'r ail gyfnod. Mae HDSS yn cynnwys cynnwys uchel o Cr, Mo ac N11, felly mae ganddo ymwrthedd cyrydiad rhagorol a gwerth uchel (45-50) o'r rhif ymwrthedd pitting cyfatebol (PREN) a bennir gan wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt. N12. Mae ei ymwrthedd cyrydiad rhagorol yn dibynnu ar gyfansoddiad cytbwys sy'n cynnwys tua 50% o gyfnodau fferritig (α) a 50% o gyfnodau austenitig (γ). Mae gan HDSS briodweddau mecanyddol gwell a gwrthwynebiad uwch i gyrydiad clorid. Mae ymwrthedd cyrydiad gwell yn ymestyn defnydd HDSS mewn amgylcheddau clorid mwy ymosodol fel amgylcheddau morol.
Mae MICs yn broblem fawr mewn llawer o ddiwydiannau fel y diwydiannau olew a nwy a dŵr14. Mae MIC yn cyfrif am 20% o'r holl ddifrod cyrydiad15. Mae MIC yn gyrydiad bioelectrogemegol y gellir ei arsylwi mewn llawer o amgylcheddau. Mae bioffilmiau sy'n ffurfio ar arwynebau metel yn newid yr amodau electrogemegol, gan effeithio felly ar y broses cyrydiad. Credir yn eang mai bioffilmiau sy'n achosi cyrydiad MIC. Mae micro-organebau electrogenig yn bwyta metelau i gael yr egni sydd ei angen arnynt i oroesi17. Mae astudiaethau MIC diweddar wedi dangos mai EET (trosglwyddo electronau allgellog) yw'r ffactor sy'n cyfyngu ar y gyfradd mewn MIC a achosir gan ficro-organebau electrogenig. Dangosodd Zhang et al.18 fod cyfryngwyr electronau yn cyflymu trosglwyddo electronau rhwng celloedd Desulfovibrio sessificans a dur di-staen 304, gan arwain at ymosodiad MIC mwy difrifol. Mae Anning et al.19 a Wenzlaff et al.20 wedi dangos y gall bioffilmiau o facteria cyrydol sy'n lleihau sylffad (SRBs) amsugno electronau'n uniongyrchol o swbstradau metel, gan arwain at bylu difrifol.
Mae'n hysbys bod DSS yn agored i MIC mewn cyfryngau sy'n cynnwys SRBs, bacteria sy'n lleihau haearn (IRBs), ac ati. 21. Mae'r bacteria hyn yn achosi tyllau lleol ar wyneb DSS o dan fiofilmiau 22,23. Yn wahanol i DSS, nid yw'r HDSS24 MIC yn adnabyddus iawn.
Bacteriwm Gram-negatif, symudol, siâp gwialen yw Pseudomonas aeruginosa sydd wedi'i ddosbarthu'n eang yn y byd natur25. Mae Pseudomonas aeruginosa hefyd yn grŵp microbaidd pwysig yn yr amgylchedd morol, gan achosi crynodiadau MIC uchel. Mae Pseudomonas yn cymryd rhan weithredol yn y broses cyrydu ac fe'i cydnabyddir fel gwladychwr arloesol yn ystod ffurfio bioffilm. Dangosodd Mahat et al.28 a Yuan et al.29 fod Pseudomonas aeruginosa yn tueddu i gynyddu cyfradd cyrydu dur ysgafn ac aloion mewn amgylcheddau dyfrol.
Prif amcan y gwaith hwn oedd ymchwilio i briodweddau MIC 2707 HDSS a achosir gan y bacteriwm aerobig morol Pseudomonas aeruginosa gan ddefnyddio dulliau electrocemegol, dulliau dadansoddi arwyneb a dadansoddi cynnyrch cyrydiad. Perfformiwyd astudiaethau electrocemegol, gan gynnwys potensial cylched agored (OCP), ymwrthedd polareiddio llinol (LPR), sbectrosgopeg impedans electrocemegol (EIS), a pholareiddio deinamig posibl, i astudio ymddygiad y MIC 2707 HDSS. Cynhaliwyd dadansoddiad sbectrometreg gwasgarol ynni (EDS) i ganfod elfennau cemegol ar arwyneb cyrydedig. Yn ogystal, defnyddiwyd sbectrosgopeg ffotoelectron pelydr-X (XPS) i bennu sefydlogrwydd goddefedd ffilm ocsid o dan ddylanwad amgylchedd morol sy'n cynnwys Pseudomonas aeruginosa. Mesurwyd dyfnder y pyllau o dan ficrosgop sganio laser confocal (CLSM).
Mae Tabl 1 yn dangos cyfansoddiad cemegol 2707 HDSS. Mae Tabl 2 yn dangos bod gan 2707 HDSS briodweddau mecanyddol rhagorol gyda chryfder cynnyrch o 650 MPa. Ar ffig. 1 mae'n dangos microstrwythur optegol 2707 HDSS wedi'i drin â gwres hydoddiant. Yn y microstrwythur sy'n cynnwys tua 50% o gyfnodau austenit a 50% o fferit, mae bandiau hirgul o gyfnodau austenit a fferit heb gyfnodau eilaidd yn weladwy.
Ar ffig. 2a mae'n dangos y potensial cylched agored (Eocp) yn erbyn amser amlygiad ar gyfer 2707 HDSS mewn cyfrwng abiotig 2216E a broth P. aeruginosa am 14 diwrnod ar 37°C. Mae'n dangos bod y newid mwyaf a mwyaf arwyddocaol yn Eocp yn digwydd o fewn y 24 awr gyntaf. Cyrhaeddodd gwerthoedd Eocp yn y ddau achos uchafbwynt o -145 mV (o'i gymharu â SCE) tua 16 awr ac yna gostyngasant yn sydyn, gan gyrraedd -477 mV (o'i gymharu â SCE) a -236 mV (o'i gymharu â SCE) ar gyfer y sampl abiotig. a chwponau P Pseudomonas aeruginosa, yn y drefn honno). Ar ôl 24 awr, roedd gwerth Eocp 2707 HDSS ar gyfer P. aeruginosa yn gymharol sefydlog ar -228 mV (o'i gymharu â SCE), tra bod y gwerth cyfatebol ar gyfer samplau anfiolegol tua -442 mV (o'i gymharu â SCE). Roedd Eocp ym mhresenoldeb P. aeruginosa yn eithaf isel.
Astudiaeth electrogemegol o 2707 o samplau HDSS mewn cyfrwng abiotig a broth Pseudomonas aeruginosa ar 37 °C:
(a) Eocp fel swyddogaeth o amser amlygiad, (b) cromliniau polareiddio ar ddiwrnod 14, (c) Rp fel swyddogaeth o amser amlygiad, a (d) icorr fel swyddogaeth o amser amlygiad.
Mae Tabl 3 yn dangos paramedrau cyrydiad electrocemegol 2707 o samplau HDSS a oedd wedi'u hamlygu i gyfryngau wedi'u brechu â abiotig a Pseudomonas aeruginosa dros gyfnod o 14 diwrnod. Cafodd tangiadau cromliniau'r anod a'r catod eu hallosod i gael croestoriadau sy'n rhoi dwysedd cerrynt cyrydiad (icorr), potensial cyrydiad (Ecorr) a llethr Tafel (βα a βc) yn ôl dulliau safonol30,31.
Fel y dangosir yn ffig. 2b, arweiniodd symudiad tuag i fyny yng nghromlin P. aeruginosa at gynnydd yn Ecorr o'i gymharu â'r gromlin abiotig. Cynyddodd y gwerth icorr, sy'n gymesur â'r gyfradd cyrydiad, i 0.328 µA cm-2 yn y sampl Pseudomonas aeruginosa, sydd bedair gwaith yn fwy nag yn y sampl anfiolegol (0.087 µA cm-2).
Mae LPR yn ddull electrogemegol clasurol nad yw'n ddinistriol ar gyfer dadansoddi cyrydiad cyflym. Fe'i defnyddiwyd hefyd i astudio MIC32. Ar ffig. 2c dangosir y gwrthiant polareiddio (Rp) fel swyddogaeth o'r amser amlygiad. Mae gwerth Rp uwch yn golygu llai o gyrydiad. O fewn yr 24 awr gyntaf, cyrhaeddodd Rp 2707 HDSS uchafbwynt o 1955 kΩ cm2 ar gyfer sbesimenau abiotig a 1429 kΩ cm2 ar gyfer sbesimenau Pseudomonas aeruginosa. Mae Ffigur 2c hefyd yn dangos bod y gwerth Rp wedi gostwng yn gyflym ar ôl un diwrnod ac yna wedi aros yn gymharol ddigyfnewid dros y 13 diwrnod nesaf. Mae gwerth Rp sampl Pseudomonas aeruginosa tua 40 kΩ cm2, sy'n llawer is na gwerth 450 kΩ cm2 sampl nad yw'n fiolegol.
Mae gwerth icorr yn gymesur â'r gyfradd cyrydiad unffurf. Gellir cyfrifo ei werth o'r hafaliad Stern-Giri canlynol:
Yn ôl Zoe et al. 33, cymerwyd bod gwerth nodweddiadol llethr Tafel B yn y gwaith hwn yn 26 mV/dec. Mae Ffigur 2d yn dangos bod icorr y sampl anfiolegol 2707 wedi aros yn gymharol sefydlog, tra bod y sampl P. aeruginosa wedi amrywio'n fawr ar ôl y 24 awr gyntaf. Roedd gwerthoedd icorr samplau P. aeruginosa yn orchymyn maint yn uwch na rhai'r rheolyddion anfiolegol. Mae'r duedd hon yn gyson â chanlyniadau ymwrthedd polareiddio.
Mae EIS yn ddull arall nad yw'n ddinistriol a ddefnyddir i nodweddu adweithiau electrogemegol ar arwynebau wedi cyrydu. Sbectrwm rhwystriant a gwerthoedd cynhwysedd cyfrifedig samplau sy'n agored i amgylchedd abiotig a hydoddiant Pseudomonas aeruginosa, ymwrthedd ffilm/bioffilm goddefol Rb a ffurfiwyd ar wyneb y sampl, ymwrthedd trosglwyddo gwefr Rct, cynhwysedd haen ddwbl trydanol Cdl (EDL) a pharamedrau elfen Cyfnod QCPE cyson (CPE). Dadansoddwyd y paramedrau hyn ymhellach trwy ffitio'r data gan ddefnyddio model cylched gyfwerth (EEC).
Ar ffig. 3 mae plotiau Nyquist nodweddiadol (a a b) a plotiau Bode (a' a b') ar gyfer 2707 o samplau HDSS mewn cyfryngau abiotig a broth P. aeruginosa ar gyfer gwahanol amseroedd magu. Mae diamedr y cylch Nyquist yn lleihau ym mhresenoldeb Pseudomonas aeruginosa. Mae'r plot Bode (Ffig. 3b') yn dangos y cynnydd yn y cyfanswm rhwystriant. Gellir cael gwybodaeth am y cysonyn amser ymlacio o uchafswm y cyfnod. Ar ffig. 4 mae'r strwythurau ffisegol yn seiliedig ar haen unffurf (a) a haen ddeuol (b) a'r EECs cyfatebol. Cyflwynir CPE i'r model EEC. Mynegir ei fynediad a'i rwystriant fel a ganlyn:
Dau fodel ffisegol a chylchedau cyfatebol cyfatebol ar gyfer ffitio sbectrwm impedans sampl 2707 HDSS:
lle mae Y0 yn werth y KPI, j yw'r rhif dychmygol neu (-1)1/2, ω yw'r amledd onglog, n yw mynegai pŵer y KPI sy'n llai nag un35. Mae'r gwrthdroad gwrthiant trosglwyddo gwefr (h.y. 1/Rct) yn cyfateb i'r gyfradd cyrydu. Po leiaf yw'r Rct, yr uchaf yw'r gyfradd cyrydu27. Ar ôl 14 diwrnod o ddeori, cyrhaeddodd Rct samplau Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2, sy'n llawer llai na'r 489 kΩ cm2 o samplau nad ydynt yn fiolegol (Tabl 4).
Mae'r delweddau CLSM a'r delweddau SEM yn Ffigur 5 yn dangos yn glir bod yr haen bioffilm ar wyneb sampl HDSS 2707 ar ôl 7 diwrnod yn drwchus. Fodd bynnag, ar ôl 14 diwrnod, roedd y gorchudd bioffilm yn wael ac ymddangosodd rhai celloedd marw. Mae Tabl 5 yn dangos trwch y bioffilm ar 2707 o samplau HDSS ar ôl dod i gysylltiad â P. aeruginosa am 7 a 14 diwrnod. Newidiodd y trwch bioffilm mwyaf o 23.4 µm ar ôl 7 diwrnod i 18.9 µm ar ôl 14 diwrnod. Cadarnhaodd y trwch bioffilm cyfartalog y duedd hon hefyd. Gostyngodd o 22.2 ± 0.7 μm ar ôl 7 diwrnod i 17.8 ± 1.0 μm ar ôl 14 diwrnod.
(a) Delwedd CLSM 3-D ar ôl 7 diwrnod, (b) Delwedd CLSM 3-D ar ôl 14 diwrnod, (c) Delwedd SEM ar ôl 7 diwrnod, a (d) Delwedd SEM ar ôl 14 diwrnod.
Datgelodd EMF elfennau cemegol mewn bioffilmiau a chynhyrchion cyrydiad ar samplau a oedd wedi'u hamlygu i P. aeruginosa am 14 diwrnod. Ar ffig. Mae Ffigur 6 yn dangos bod cynnwys C, N, O, a P mewn bioffilmiau a chynhyrchion cyrydiad yn sylweddol uwch nag mewn metelau pur, gan fod yr elfennau hyn yn gysylltiedig â bioffilmiau a'u metabolion. Dim ond symiau bach o gromiwm a haearn sydd eu hangen ar ficrobau. Mae lefelau uchel o Cr a Fe yn y bioffilm a chynhyrchion cyrydiad ar wyneb y samplau yn dangos bod y matrics metel wedi colli elfennau oherwydd cyrydiad.
Ar ôl 14 diwrnod, gwelwyd pyllau gyda a heb P. aeruginosa yn y cyfrwng 2216E. Cyn y deori, roedd wyneb y samplau yn llyfn ac yn rhydd o ddiffygion (Ffig. 7a). Ar ôl y deori a chael gwared â biofilm a chynhyrchion cyrydu, archwiliwyd y pyllau dyfnaf ar wyneb y samplau gan ddefnyddio CLSM, fel y dangosir yn Ffig. 7b ac c. Ni chanfuwyd unrhyw bylchau amlwg ar wyneb y rheolyddion anfiolegol (dyfnder pylchau mwyaf 0.02 µm). Y dyfnder pylchau mwyaf a achosir gan P. aeruginosa oedd 0.52 µm ar 7 diwrnod a 0.69 µm ar 14 diwrnod, yn seiliedig ar y dyfnder pylchau mwyaf cyfartalog o 3 sampl (dewiswyd 10 dyfnder pylchau mwyaf ar gyfer pob sampl). Cyflawniad o 0.42 ± 0.12 µm a 0.52 ± 0.15 µm, yn y drefn honno (Tabl 5). Mae'r gwerthoedd dyfnder twll hyn yn fach ond yn bwysig.
(a) cyn dod i gysylltiad, (b) 14 diwrnod mewn amgylchedd abiotig, a (c) 14 diwrnod mewn cawl Pseudomonas aeruginosa.
Ar ffig. Mae Tabl 8 yn dangos sbectrwm XPS gwahanol arwynebau sampl, a chrynhoir y cyfansoddiad cemegol a ddadansoddwyd ar gyfer pob arwyneb yn Nhabl 6. Yn Nhabl 6, roedd canrannau atomig Fe a Cr ym mhresenoldeb P. aeruginosa (samplau A a B) yn llawer is na chanrannau rheolyddion anfiolegol. (samplau C a D). Ar gyfer sampl P. aeruginosa, cafodd y gromlin sbectrol ar lefel niwclews Cr 2p ei ffitio i bedwar cydran brig gydag egni rhwymo (BE) o 574.4, 576.6, 578.3 a 586.8 eV, y gellir eu priodoli i Cr, Cr2O3, CrO3. a Cr(OH)3, yn y drefn honno (Ffig. 9a a b). Ar gyfer samplau anfiolegol, mae sbectrwm prif lefel Cr 2p yn cynnwys dau brif gopa ar gyfer Cr (573.80 eV ar gyfer BE) a Cr2O3 (575.90 eV ar gyfer BE) yn Ffig. 9c a d, yn y drefn honno. Y gwahaniaeth mwyaf trawiadol rhwng samplau abiotig a samplau P. aeruginosa oedd presenoldeb Cr6+ a chyfran gymharol uwch o Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) o dan y bioffilm.
Y sbectrwm XPS eang arwyneb sampl 2707 HDSS mewn dau gyfrwng yw 7 a 14 diwrnod, yn y drefn honno.
(a) 7 diwrnod o amlygiad i P. aeruginosa, (b) 14 diwrnod o amlygiad i P. aeruginosa, (c) 7 diwrnod mewn amgylchedd abiotig, a (d) 14 diwrnod mewn amgylchedd abiotig.
Mae HDSS yn arddangos lefel uchel o wrthwynebiad cyrydiad yn y rhan fwyaf o amgylcheddau. Adroddodd Kim et al.2 fod HDSS UNS S32707 wedi'i nodi fel DSS wedi'i aloi'n fawr gyda PREN yn fwy na 45. Roedd gwerth PREN sampl 2707 HDSS yn y gwaith hwn yn 49. Mae hyn oherwydd y cynnwys cromiwm uchel a'r cynnwys uchel o folybdenwm a nicel, sy'n ddefnyddiol mewn amgylcheddau asidig ac amgylcheddau â chynnwys clorid uchel. Yn ogystal, mae cyfansoddiad cytbwys a microstrwythur di-ddiffygion yn fuddiol ar gyfer sefydlogrwydd strwythurol a gwrthsefyll cyrydiad. Fodd bynnag, er gwaethaf ei wrthwynebiad cemegol rhagorol, mae'r data arbrofol yn y gwaith hwn yn awgrymu nad yw 2707 HDSS yn gwbl imiwn i MICs biofilm P. aeruginosa.
Dangosodd canlyniadau electrocemegol fod cyfradd cyrydiad 2707 HDSS mewn cawl P. aeruginosa wedi cynyddu'n sylweddol ar ôl 14 diwrnod o'i gymharu â'r amgylchedd anfiolegol. Yn Ffigur 2a, gwelwyd gostyngiad yn Eocp yn y cyfrwng abiotig ac mewn cawl P. aeruginosa yn ystod y 24 awr gyntaf. Ar ôl hynny, mae'r bioffilm yn gorchuddio wyneb y sampl yn llwyr, ac mae Eocp yn dod yn gymharol sefydlog36. Fodd bynnag, roedd lefel fiolegol Eocp yn llawer uwch na lefel anfiolegol Eocp. Mae rhesymau i gredu bod y gwahaniaeth hwn yn gysylltiedig â ffurfio bioffilmiau P. aeruginosa. Ar ffig. 2d ym mhresenoldeb P. aeruginosa, cyrhaeddodd gwerth icorr 2707 HDSS 0.627 μA cm-2, sydd urdd maint yn uwch na gwerth y rheolaeth abiotig (0.063 μA cm-2), a oedd yn gyson â'r gwerth Rct a fesurwyd gan EIS. Yn ystod yr ychydig ddyddiau cyntaf, cynyddodd y gwerthoedd rhwystriant yn y cawl P. aeruginosa oherwydd ymlyniad celloedd P. aeruginosa a ffurfio bioffilmiau. Fodd bynnag, pan fydd y bioffilm yn gorchuddio wyneb y sampl yn llwyr, mae'r rhwystriant yn lleihau. Mae'r haen amddiffynnol yn cael ei hymosod yn bennaf oherwydd ffurfio bioffilmiau a metabolion bioffilm. O ganlyniad, gostyngodd y gwrthiant cyrydiad dros amser ac achosodd ymlyniad P. aeruginosa gyrydiad lleol. Roedd y tueddiadau mewn amgylcheddau abiotig yn wahanol. Roedd gwrthiant cyrydiad y rheolaeth anfiolegol yn llawer uwch na'r gwerth cyfatebol o'r samplau a oedd yn agored i gawl P. aeruginosa. Yn ogystal, ar gyfer derbyniadau abiotig, cyrhaeddodd y gwerth Rct 2707 HDSS 489 kΩ cm2 ar ddiwrnod 14, sydd 15 gwaith yn uwch na'r gwerth Rct (32 kΩ cm2) ym mhresenoldeb P. aeruginosa. Felly, mae gan 2707 HDSS wrthwynebiad cyrydiad rhagorol mewn amgylchedd di-haint, ond nid yw'n gallu gwrthsefyll MICs o fioffilmiau P. aeruginosa.
Gellir gweld y canlyniadau hyn hefyd o'r cromliniau polareiddio yn Ffig. 2b. Mae canghennu anodig wedi'i gysylltu â ffurfio bioffilm Pseudomonas aeruginosa ac adweithiau ocsideiddio metel. Yn yr achos hwn, yr adwaith cathodig yw lleihau ocsigen. Cynyddodd presenoldeb P. aeruginosa ddwysedd cerrynt cyrydiad yn sylweddol, tua maint yn uwch nag yn y rheolaeth abiotig. Mae hyn yn dangos bod y bioffilm P. aeruginosa yn gwella cyrydiad lleol 2707 HDSS. Canfu Yuan et al.29 fod dwysedd cerrynt cyrydiad yr aloi Cu-Ni 70/30 wedi cynyddu o dan weithred bioffilm P. aeruginosa. Gall hyn fod oherwydd biogatalysis lleihau ocsigen gan fioffilmiau Pseudomonas aeruginosa. Gall yr arsylwi hwn hefyd egluro'r MIC 2707 HDSS yn y gwaith hwn. Gall fod llai o ocsigen o dan fioffilmiau aerobig hefyd. Felly, gall y gwrthodiad i ail-oddefoli wyneb y metel gydag ocsigen fod yn ffactor sy'n cyfrannu at MIC yn y gwaith hwn.
Awgrymodd Dickinson et al. 38 y gall gweithgaredd metabolaidd bacteria mes-digwydd ar wyneb y sampl a natur y cynhyrchion cyrydiad effeithio'n uniongyrchol ar gyfradd adweithiau cemegol ac electrocemegol. Fel y dangosir yn Ffigur 5 a Thabl 5, gostyngodd nifer y celloedd a thrwch y bioffilm ar ôl 14 diwrnod. Gellir esbonio hyn yn rhesymol gan y ffaith, ar ôl 14 diwrnod, bod y rhan fwyaf o'r celloedd mes-digwydd ar wyneb 2707 HDSS wedi marw oherwydd diffyg maetholion yn y cyfrwng 2216E neu ryddhau ïonau metel gwenwynig o fatrics 2707 HDSS. Mae hwn yn gyfyngiad ar arbrofion swp.
Yn y gwaith hwn, cyfrannodd bioffilm P. aeruginosa at ddisbyddu lleol Cr ac Fe o dan y bioffilm ar wyneb 2707 HDSS (Ffig. 6). Mae Tabl 6 yn dangos y gostyngiad mewn Fe a Cr yn sampl D o'i gymharu â sampl C, sy'n dangos bod yr Fe a'r Cr toddedig a achosir gan y bioffilm P. aeruginosa wedi parhau am y 7 diwrnod cyntaf. Defnyddir yr amgylchedd 2216E i efelychu'r amgylchedd morol. Mae'n cynnwys 17700 ppm Cl-, sy'n gymharol â'i gynnwys mewn dŵr môr naturiol. Presenoldeb 17700 ppm Cl- oedd y prif reswm dros y gostyngiad mewn Cr mewn samplau abiotig 7 a 14 diwrnod a ddadansoddwyd gan XPS. O'i gymharu â samplau P. aeruginosa, roedd toddiant Cr mewn samplau abiotig yn llawer llai oherwydd ymwrthedd cryf 2707 HDSS i glorin o dan amodau abiotig. Ar ffig. 9 mae'n dangos presenoldeb Cr6+ yn y ffilm oddefol. Efallai ei fod yn rhan o gael gwared â chromiwm o arwynebau dur gan fiofilmiau P. aeruginosa, fel yr awgrymwyd gan Chen a Clayton.
Oherwydd twf bacteria, roedd gwerthoedd pH y cyfrwng cyn ac ar ôl ei drin yn 7.4 ac 8.2, yn y drefn honno. Felly, islaw bioffilm P. aeruginosa, mae'n annhebygol y bydd cyrydiad asid organig yn cyfrannu at y gwaith hwn oherwydd y pH cymharol uchel yn y cyfrwng swmp. Ni newidiodd pH y cyfrwng rheoli anfiolegol yn sylweddol (o'r 7.4 cychwynnol i'r 7.5 terfynol) yn ystod y cyfnod prawf o 14 diwrnod. Roedd y cynnydd mewn pH yn y cyfrwng hadau ar ôl magu oherwydd gweithgaredd metabolaidd P. aeruginosa a chanfuwyd bod ganddo'r un effaith ar pH yn absenoldeb stribedi prawf.
Fel y dangosir yn Ffigur 7, y dyfnder twll mwyaf a achosir gan fiofilm P. aeruginosa oedd 0.69 µm, sy'n llawer mwy na dyfnder y cyfrwng abiotig (0.02 µm). Mae hyn yn gyson â'r data electrocemegol a ddisgrifir uchod. Mae dyfnder y twll o 0.69 µm fwy na deg gwaith yn llai na'r gwerth 9.5 µm a adroddwyd ar gyfer 2205 DSS o dan yr un amodau. Mae'r data hyn yn dangos bod 2707 HDSS yn arddangos gwell ymwrthedd i MICs na 2205 DSS. Ni ddylai hyn fod yn syndod gan fod gan 2707 HDSS lefelau Cr uwch sy'n darparu goddefedd hirach, yn anoddach dad-oddefeddu P. aeruginosa, ac oherwydd ei strwythur cyfnod cytbwys heb wlybaniaeth eilaidd niweidiol mae'n achosi twll.
I gloi, canfuwyd pyllau MIC ar wyneb 2707 HDSS mewn cawl P. aeruginosa o'i gymharu â phyllau dibwys yn yr amgylchedd abiotig. Mae'r gwaith hwn yn dangos bod gan 2707 HDSS wrthwynebiad gwell i MIC na 2205 DSS, ond nid yw'n gwbl imiwn i MIC oherwydd bioffilm P. aeruginosa. Mae'r canlyniadau hyn yn cynorthwyo i ddewis dur gwrthstaen addas a disgwyliad oes ar gyfer yr amgylchedd morol.
Cwpon ar gyfer 2707 HDSS a ddarparwyd gan Ysgol Meteleg Prifysgol Northeastern (NEU) yn Shenyang, Tsieina. Dangosir cyfansoddiad elfennol 2707 HDSS yn Nhabl 1, a ddadansoddwyd gan Adran Dadansoddi a Phrofi Deunyddiau NEU. Cafodd pob sampl ei drin am doddiant solet ar 1180°C am 1 awr. Cyn profi cyrydiad, cafodd 2707 HDSS siâp darn arian gydag arwynebedd agored uchaf o 1 cm2 ei sgleinio i grit 2000 gyda phapur tywod silicon carbid ac yna ei sgleinio â slyri powdr Al2O3 0.05 µm. Mae'r ochrau a'r gwaelod wedi'u hamddiffyn â phaent anadweithiol. Ar ôl sychu, golchwyd y samplau â dŵr dad-ïoneiddiedig di-haint a'u sterileiddio ag ethanol 75% (v/v) am 0.5 awr. Yna cawsant eu sychu yn yr awyr o dan olau uwchfioled (UV) am 0.5 awr cyn eu defnyddio.
Prynwyd straen MCCC 1A00099 o Pseudomonas aeruginosa Morol o Ganolfan Casglu Diwylliant Morol Xiamen (MCCC), Tsieina. Tyfwyd Pseudomonas aeruginosa o dan amodau aerobig ar 37°C mewn fflasgiau 250 ml a chelloedd electrocemegol gwydr 500 ml gan ddefnyddio cyfrwng hylif Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Tsieina). Mae'r cyfrwng yn cynnwys (g/l): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.034 SrCl2, 0.08 SrBr2, 0.022 H3BO3, 0.004 NaSiO3, 0016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 pepton, 1.0 dyfyniad burum a 0.1 sitrad haearn. Awtoclafio ar 121°C am 20 munud cyn brechu. Cyfrifwch gelloedd mes-digwydd a phlanctonig gyda hemocytomedr o dan ficrosgop golau ar chwyddiad 400x. Roedd crynodiad cychwynnol Pseudomonas aeruginosa planctonig yn syth ar ôl brechu tua 106 celloedd/ml.
Cynhaliwyd profion electrocemegol mewn cell wydr clasurol tair-electrod gyda chyfaint canolig o 500 ml. Cysylltwyd y ddalen platinwm a'r electrod calomel dirlawn (SAE) â'r adweithydd trwy gapilarïau Luggin wedi'u llenwi â phontydd halen, a oedd yn gwasanaethu fel electrodau gwrth- a chyfeirnod, yn y drefn honno. Ar gyfer cynhyrchu electrodau gweithio, atodwyd gwifren gopr rwberedig i bob sampl a'i gorchuddio â resin epocsi, gan adael tua 1 cm2 o ardal heb ei diogelu ar gyfer yr electrod gweithio ar un ochr. Yn ystod y mesuriadau electrocemegol, gosodwyd y samplau yn y cyfrwng 2216E a'u cadw ar dymheredd deori cyson (37°C) mewn baddon dŵr. Mesurwyd OCP, LPR, EIS a data polareiddio deinamig posibl gan ddefnyddio potentiostat Autolab (Cyfeirnod 600TM, Gamry Instruments, Inc., UDA). Cofnodwyd profion LPR ar gyfradd sganio o 0.125 mV s-1 yn yr ystod o -5 i 5 mV gydag Eocp a chyfradd samplu o 1 Hz. Perfformiwyd EIS gyda thon sin dros ystod amledd o 0.01 i 10,000 Hz gan ddefnyddio foltedd cymhwysol o 5 mV ar Eocp cyflwr cyson. Cyn yr ysgub potensial, roedd yr electrodau mewn modd segur nes cyrraedd gwerth sefydlog o'r potensial cyrydiad rhydd. Yna mesurwyd y cromliniau polareiddio o -0.2 i 1.5 V fel swyddogaeth o Eocp ar gyfradd sganio o 0.166 mV/s. Ailadroddwyd pob prawf 3 gwaith gyda a heb P. aeruginosa.
Cafodd samplau ar gyfer dadansoddiad metelograffig eu sgleinio'n fecanyddol gyda phapur SiC gwlyb 2000 grit ac yna eu sgleinio ymhellach gydag ataliad powdr Al2O3 0.05 µm ar gyfer arsylwi optegol. Perfformiwyd dadansoddiad metelograffig gan ddefnyddio microsgop optegol. Cafodd y samplau eu hysgythru gyda hydoddiant 10% pwysau o botasiwm hydrocsid 43.
Ar ôl magu, golchwyd y samplau 3 gwaith gyda halwynog bwffer ffosffad (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) ac yna eu trwsio gyda 2.5% (v/v) glutaraldehyd am 10 awr i drwsio bioffilmiau. Yna cafodd ei ddadhydradu gydag ethanol swp (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% a 100% yn ôl cyfaint) cyn sychu yn yr awyr. Yn olaf, dyddodir ffilm aur ar wyneb y sampl i ddarparu dargludedd ar gyfer arsylwi SEM. Canolbwyntiwyd delweddau SEM ar smotiau gyda'r celloedd P. aeruginosa mwyaf mes-digwydd ar wyneb pob sampl. Perfformiwch ddadansoddiad EDS i ddod o hyd i elfennau cemegol. Defnyddiwyd microsgop sganio laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, yr Almaen) i fesur dyfnder y twll. Er mwyn arsylwi pyllau cyrydiad o dan y bioffilm, glanhawyd y sampl prawf yn gyntaf yn unol â Safon Genedlaethol Tsieineaidd (CNS) GB/T4334.4-2000 i gael gwared â chynhyrchion cyrydiad a bioffilm o wyneb y sampl prawf.
Perfformiwyd dadansoddiad sbectrosgopeg ffotoelectron pelydr-X (XPS, system dadansoddi arwyneb ESCALAB250, Thermo VG, UDA) gan ddefnyddio ffynhonnell pelydr-X monocromatig (llinell Alwminiwm Kα gydag egni o 1500 eV a phŵer o 150 W) mewn ystod eang o egni rhwymo 0 o dan amodau safonol o –1350 eV. Cofnodwyd sbectra cydraniad uchel gan ddefnyddio egni trosglwyddo o 50 eV a cham o 0.2 eV.
Tynnwyd y samplau wedi'u deori a'u golchi'n ysgafn â PBS (pH 7.4 ± 0.2) am 15 eiliad a 45 munud. Er mwyn arsylwi hyfywedd bacteriol bioffilmiau ar samplau, staeniwyd bioffilmiau gan ddefnyddio'r Pecyn Hyfywedd Bacteriol BacLight LIVE/DEAD (Invitrogen, Eugene, OR, UDA). Mae'r pecyn yn cynnwys dau liw fflwroleuol: llifyn fflwroleuol gwyrdd SYTO-9 a llifyn fflwroleuol coch propidiwm ïodid (PI). Yn CLSM, mae dotiau gwyrdd a choch fflwroleuol yn cynrychioli celloedd byw a marw, yn y drefn honno. Ar gyfer staenio, deorwyd 1 ml o gymysgedd yn cynnwys 3 µl o SYTO-9 a 3 µl o doddiant PI am 20 munud ar dymheredd ystafell (23°C) yn y tywyllwch. Wedi hynny, archwiliwyd y samplau wedi'u staenio ar ddau donfedd (488 nm ar gyfer celloedd byw a 559 nm ar gyfer celloedd marw) gan ddefnyddio cyfarpar Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japan). Mesurwyd trwch y bioffilm yn y modd sganio 3D.
Sut i ddyfynnu'r erthygl hon: Li, H. et al. Cyrydiad microbaidd dur gwrthstaen uwch-ddwplecs 2707 gan fiofilm forol Pseudomonas aeruginosa. y wyddoniaeth. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. a Zucchi, F. Cracio cyrydiad straen dur gwrthstaen deuplex LDX 2101 mewn toddiannau clorid ym mhresenoldeb thiosylffad. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. a Zucchi, F. Cracio cyrydiad straen dur gwrthstaen deuplex LDX 2101 mewn toddiannau clorid ym mhresenoldeb thiosylffad. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющем дуплексной дуплексной нержавеющем 1 Коррозионное растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. a Zucchi, F. Cracio cyrydiad straen dur gwrthstaen deuol LDX 2101 mewn toddiannau clorid ym mhresenoldeb thiosylffad. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101双相不锈钢在硫代硫酸盐存在下氯化物溶液中的应力腐蚀开裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相dur gwrthstaen在福代sulfate分下下南性性生于中图惏倉 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющем дуплексной дуплексной нержавеющем 1 Коррозионное растворе хлорида â присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. a Zucchi, F. Cracio cyrydiad straen dur gwrthstaen deuplex LDX 2101 mewn toddiant clorid ym mhresenoldeb thiosylffad.gwyddoniaeth coros 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Effeithiau triniaeth gwres toddiant a nitrogen mewn nwy amddiffynnol ar wrthwynebiad i gyrydiad twll weldiadau dur di-staen hyper-ddwplecs. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Effeithiau triniaeth gwres toddiant a nitrogen mewn nwy amddiffynnol ar wrthwynebiad i gyrydiad twll weldiadau dur di-staen hyper-ddwplecs.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Effaith triniaeth gwres toddiant a nitrogen mewn nwy amddiffynnol ar wrthwynebiad cyrydiad twll weldiadau dur di-staen hyperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS 固溶热处理和保护气体中的氮气对超双相不锈钢焊缝护气体中的氮气对超双相不锈钢焊溶热处理和保护气体中的氮气对超双相不锈钢焊缝抚点倱印 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Effaith triniaeth gwres toddiant a nitrogen mewn nwy amddiffynnol ar wrthwynebiad cyrydiad twll weldiadau dur di-staen uwch-ddwplecs.koros. y wyddoniaeth. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. a Lewandowski, Z. Astudiaeth gymharol mewn cemeg o bîtio a achosir gan ficrobau ac electrogemegol mewn dur di-staen 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. a Lewandowski, Z. Astudiaeth gymharol mewn cemeg o bîtio a achosir gan ficrobau ac electrogemegol mewn dur di-staen 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. a Lewandowski, Z. Astudiaeth gemegol gymharol o bîtio microbiolegol ac electrocemegol dur di-staen 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 微生物和电化学诱导的316L 不锈钢点蚀的化学比较研瀶 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. a Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. a Lewandowski, Z. Astudiaeth gemegol gymharol o bîtio a achosir gan ficrobioleg ac electrogemegol mewn dur di-staen 316L.koros. y wyddoniaeth. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG a Xiao, K. Ymddygiad electrocemegol dur gwrthstaen deuplex 2205 mewn toddiannau alcalïaidd gyda pH gwahanol ym mhresenoldeb clorid. Luo, H., Dong, CF, Li, XG a Xiao, K. Ymddygiad electrocemegol dur gwrthstaen deuplex 2205 mewn toddiannau alcalïaidd gyda pH gwahanol ym mhresenoldeb clorid.Luo H., Dong KF, Lee HG a Xiao K. Ymddygiad electrocemegol dur gwrthstaen deuplex 2205 mewn toddiannau alcalïaidd gyda pH gwahanol ym mhresenoldeb clorid. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电㌖孀 Luo, H., Dong, CF, Li, XG a Xiao, K. 2205 Ymddygiad electrocemegol dur di-staen 双相 ym mhresenoldeb clorid ar wahanol pH mewn toddiant alcalïaidd.Luo H., Dong KF, Lee HG a Xiao K. Ymddygiad electrocemegol dur gwrthstaen deuplex 2205 mewn toddiannau alcalïaidd gyda pH gwahanol ym mhresenoldeb clorid.Cylchgrawn Electrochem. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS a Ray, RI Dylanwad bioffilmiau morol ar gyrydiad: Adolygiad cryno. Little, BJ, Lee, JS a Ray, RI Dylanwad bioffilmiau morol ar gyrydiad: Adolygiad cryno.Little, BJ, Lee, JS a Ray, RI Effeithiau Bioffilmiau Morol ar Gyrydiad: Adolygiad Byr. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI, 海洋生物膜对腐蚀的影响:简明综述。 Little, BJ, Lee, JS a Ray, Rhode IslandLittle, BJ, Lee, JS a Ray, RI Effeithiau Bioffilmiau Morol ar Gyrydiad: Adolygiad Byr.Cylchgrawn Electrochem. 54, 2-7 (2008).