Diolch 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 yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu analluogi Modd Cydnawsedd yn Internet Explorer).Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, byddwn yn gwneud y 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 dwplecs super 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 uchaf 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 dur di-staen deublyg (DSS) yn eang mewn amrywiol ddiwydiannau oherwydd y cyfuniad perffaith o briodweddau mecanyddol rhagorol a gwrthiant cyrydiad1,2.Fodd bynnag, mae tyllu lleol yn dal i ddigwydd ac yn effeithio ar gyfanrwydd y dur hwn3,4.Nid yw DSS yn gallu gwrthsefyll cyrydiad microbaidd (MIC)5,6.Er gwaethaf yr ystod eang o gymwysiadau ar gyfer DSS, mae yna amgylcheddau o hyd lle nad yw ymwrthedd cyrydiad DSS yn ddigonol ar gyfer defnydd hirdymor.Mae hyn yn golygu bod angen deunyddiau drutach ag ymwrthedd cyrydiad uwch.Canfu Jeon et al7 fod gan hyd yn oed duroedd di-staen deublyg super (SDSS) rai cyfyngiadau o ran ymwrthedd cyrydiad.Felly, mewn rhai achosion, mae angen duroedd di-staen deublyg super (HDSS) gyda gwrthiant cyrydiad uwch.Arweiniodd hyn at ddatblygiad HDSS aloi iawn.
Ymwrthedd cyrydiad Mae DSS yn dibynnu ar gymhareb y cyfnodau alffa a gama ac wedi'i ddihysbyddu yn rhanbarthau Cr, Mo a W 8, 9, 10 ger yr ail gam.Mae HDSS yn cynnwys cynnwys uchel o Cr, Mo a N11, felly mae ganddo wrthwynebiad cyrydiad rhagorol a gwerth uchel (45-50) o'r nifer gwrthiant tyllu cyfatebol (PREN) a bennir gan wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt.N12.Mae ei wrthwynebiad cyrydiad rhagorol yn dibynnu ar gyfansoddiad cytbwys sy'n cynnwys tua 50% o gyfnodau ferritig (α) a 50% austenitig (γ).Mae gan HDSS briodweddau mecanyddol gwell ac ymwrthedd uwch i gyrydiad clorid.Mae ymwrthedd cyrydiad gwell yn ymestyn y defnydd o HDSS mewn amgylcheddau clorid mwy ymosodol megis 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 bioelectrocemegol y gellir ei arsylwi mewn llawer o amgylcheddau.Mae bioffilmiau sy'n ffurfio ar arwynebau metel yn newid yr amodau electrocemegol, gan effeithio ar y broses gyrydu.Credir yn eang bod biofilms yn achosi cyrydiad MIC.Mae micro-organebau electrogenig yn bwyta metelau i ffwrdd 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 gyfraddau mewn MIC a achosir gan ficro-organebau electrogenig.Roedd Zhang et al.Dangosodd 18 fod cyfryngwyr electronau yn cyflymu'r broses o drosglwyddo electronau rhwng celloedd Desulfovibrio sessificans a 304 o ddur di-staen, gan arwain at ymosodiad MIC mwy difrifol.Roedd Anning et al.19 a Wenzlaff et al.Mae 20 wedi dangos y gall bioffilmiau o facteria sy'n lleihau sylffad cyrydol (SRBs) amsugno electronau yn 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 tyllu lleol ar wyneb DSS o dan bioffilmiau22,23.Yn wahanol i DSS, nid yw'r MIC HDSS24 yn adnabyddus.
Mae Pseudomonas aeruginosa yn facteriwm Gram-negyddol, motile, siâp gwialen sydd wedi'i ddosbarthu'n eang o ran natur25.Mae Pseudomonas aeruginosa hefyd yn grŵp microbaidd mawr yn yr amgylchedd morol, gan achosi crynodiadau MIC uchel.Mae Pseudomonas yn cymryd rhan weithredol yn y broses gyrydu ac fe'i cydnabyddir fel gwladychwr arloesol yn ystod ffurfio biofilm.Mae Mahat et al.28 a Yuan et al.Dangosodd 29 fod Pseudomonas aeruginosa yn tueddu i gynyddu cyfradd cyrydiad 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 rhwystriant electrocemegol (EIS), a pholareiddio deinamig posibl, i astudio ymddygiad y MIC 2707 HDSS.Cynhaliwyd dadansoddiad sbectrometrig gwasgaredig ynni (EDS) i ganfod elfennau cemegol ar arwyneb wedi cyrydu.Yn ogystal, defnyddiwyd sbectrosgopeg photoelectron pelydr-X (XPS) i bennu sefydlogrwydd passivation 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 yn dangos y microstrwythur optegol o ateb trin â gwres 2707 HDSS.Yn y microstrwythur sy'n cynnwys tua 50% o gyfnodau austenit a 50% ferrite, mae bandiau hir o gyfnodau austenit a ferrite heb gamau eilaidd i'w gweld.
Ar ffig.Mae 2a yn dangos potensial cylched agored (Eocp) yn erbyn amser datguddio ar gyfer 2707 HDSS mewn cyfrwng anfiotig 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 ar -145 mV (o'i gymharu â SCE) o gwmpas 16 h ac yna gostwng yn sydyn, gan gyrraedd -477 mV (o'i gymharu â SCE) a -236 mV (o'i gymharu â SCE) ar gyfer y sampl anfiotig.a cwponau 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 oddeutu -442 mV (o'i gymharu â SCE).Eocp yn ngwydd P. aeruginosa yn bur isel.
Astudiaeth electrocemegol o 2707 o samplau HDSS mewn cyfrwng anfiotig a broth Pseudomonas aeruginosa ar 37 ° C:
(a) Eocp fel ffwythiant amser datguddiad, (b) cromliniau polareiddio ar ddiwrnod 14, (c) Rp fel ffwythiant amser datguddiad, a (d) icorr fel ffwythiant amser datguddiad.
Mae Tabl 3 yn dangos paramedrau cyrydiad electrocemegol 2707 o samplau HDSS sy'n agored i gyfryngau anfiotig a Pseudomonas aeruginosa wedi'u brechu dros gyfnod o 14 diwrnod.Allosodwyd tangiadau cromliniau anod a catod i gael croestoriadau sy'n rhoi dwysedd cerrynt cyrydiad (corr), potensial cyrydiad (Ecorr) a llethr Tafel (βα a βc) yn unol â dulliau safonol30,31.
Fel y dangosir yn ffig.2b, arweiniodd symudiad ar i fyny yn y gromlin P. aeruginosa at gynnydd yn Ecorr o'i gymharu â'r gromlin anfiotig.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 electrocemegol annistrywiol clasurol ar gyfer dadansoddi cyrydiad cyflym.Fe'i defnyddiwyd hefyd i astudio MIC32.Ar ffig.Mae 2c yn dangos y gwrthiant polareiddio (Rp) fel swyddogaeth o'r amser amlygiad.Mae gwerth Rp uwch yn golygu llai o gyrydiad.O fewn y 24 awr gyntaf, cyrhaeddodd Rp 2707 HDSS uchafbwynt ar 1955 kΩ cm2 ar gyfer sbesimenau anfiotig 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 anfiolegol.
Mae gwerth icorr yn gymesur â'r gyfradd cyrydu unffurf.Gellir cyfrifo ei werth o'r hafaliad Stern-Giri canlynol:
Yn ôl Zoe et al.33, cymerwyd mai gwerth nodweddiadol llethr Tafel B yn y gwaith hwn oedd 26 mV/rhagfyr.Mae Ffigur 2d yn dangos bod icorr y sampl anfiolegol 2707 wedi aros yn gymharol sefydlog, tra bod sampl P. aeruginosa wedi amrywio'n fawr ar ôl y 24 awr gyntaf.Roedd gwerthoedd icorr samplau P. aeruginosa yn drefn maint uwch na rhai rheolaethau anfiolegol.Mae'r duedd hon yn gyson â chanlyniadau ymwrthedd polareiddio.
Mae EIS yn ddull annistrywiol arall a ddefnyddir i nodweddu adweithiau electrocemegol ar arwynebau wedi cyrydu.Sbectra rhwystriant a gwerthoedd cynhwysedd cyfrifedig samplau sy'n agored i'r amgylchedd anfiotig a hydoddiant Pseudomonas aeruginosa, ffilm goddefol / ymwrthedd biofilm Rb wedi'i ffurfio ar wyneb y sampl, ymwrthedd trosglwyddo tâl Rct, cynhwysedd haen dwbl trydanol Cdl (EDL) a pharamedrau elfen Cyfnod QCPE cyson (CPE).Dadansoddwyd y paramedrau hyn ymhellach trwy osod y data gan ddefnyddio model cylched cyfatebol (EEC).
Ar ffig.Mae 3 yn dangos lleiniau Nyquist nodweddiadol (a a b) a lleiniau Bode (a' a b') ar gyfer 2707 o samplau HDSS mewn cyfryngau anfiotig a chawl P. aeruginosa ar gyfer gwahanol amseroedd deori.Mae diamedr y cylch Nyquist yn lleihau ym mhresenoldeb Pseudomonas aeruginosa.Mae plot Bode (Ffig. 3b') yn dangos y cynnydd yng nghyfanswm rhwystriant.Gellir cael gwybodaeth am y cysonyn amser ymlacio o uchafsymiau'r cyfnod.Ar ffig.Mae 4 yn dangos y strwythurau ffisegol sy'n seiliedig ar haen mono (a) a haen ddeuol (b) a'r EECs cyfatebol.Cyflwynir CPE i'r model EEC.Mynegir ei dderbyniad a'i rwystredigaeth fel a ganlyn:
Dau fodel ffisegol a chylchedau cyfatebol cyfatebol ar gyfer gosod sbectrwm rhwystriant sampl 2707 HDSS:
lle Y0 yw'r gwerth DPA, j yw'r rhif dychmygol neu (-1) 1/2, ω yw'r amledd onglog, n yw'r mynegai pŵer DPA yn llai nag un35.Mae'r gwrthdroad gwrthiant trosglwyddo tâl (hy 1/Rct) yn cyfateb i'r gyfradd cyrydiad.Po leiaf Rct, yr uchaf yw'r gyfradd cyrydu27.Ar ôl 14 diwrnod o ddeori, cyrhaeddodd samplau Rct Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2, sy'n llawer llai na'r 489 kΩ cm2 o samplau anfiolegol (Tabl 4).
Mae'r delweddau CLSM a delweddau SEM yn Ffigur 5 yn dangos yn glir bod y cotio biofilm ar wyneb sampl HDSS 2707 ar ôl 7 diwrnod yn drwchus.Fodd bynnag, ar ôl 14 diwrnod, roedd sylw biofilm yn wael ac ymddangosodd rhai celloedd marw.Mae Tabl 5 yn dangos trwch biofilm ar 2707 o samplau HDSS ar ôl dod i gysylltiad â P. aeruginosa am 7 a 14 diwrnod.Newidiodd y trwch bioffilm uchaf o 23.4 µm ar ôl 7 diwrnod i 18.9 µm ar ôl 14 diwrnod.Cadarnhaodd trwch biofilm 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 yn 7 diwrnod, (b) Delwedd CLSM 3-D yn 14 diwrnod, (c) delwedd SEM yn 7 diwrnod, a (d) delwedd SEM yn 14 diwrnod.
Datgelodd EMF elfennau cemegol mewn bioffilmiau a chynhyrchion cyrydiad ar samplau sy'n agored 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 olrhain symiau o gromiwm a haearn sydd eu hangen ar ficrobau.Mae lefelau uchel o Cr a Fe yn y biofilm 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 P. aeruginosa a hebddo yn 2216E canolig.Cyn deori, roedd wyneb y samplau yn llyfn ac yn rhydd o ddiffygion (Ffig. 7a).Ar ôl deori a thynnu biofilm a chynhyrchion cyrydiad, archwiliwyd y pyllau dyfnaf ar wyneb y samplau gan ddefnyddio CLSM, fel y dangosir yn Ffig. 7b a c.Ni chanfuwyd unrhyw dyllu amlwg ar wyneb rheolyddion anfiolegol (uchafswm dyfnder tyllu 0.02 µm).Yr uchafswm dyfnder pwll a achoswyd gan P. aeruginosa oedd 0.52 µm ar 7 diwrnod a 0.69 µm ar 14 diwrnod, yn seiliedig ar uchafswm dyfnder cyfartalog y pwll o 3 sampl (dewiswyd 10 dyfnder pwll uchaf 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 anfiotig, ac (c) 14 diwrnod mewn cawl Pseudomonas aeruginosa.
Ar ffig.Mae Tabl 8 yn dangos sbectra XPS o wahanol arwynebau sampl, ac mae'r cyfansoddiad cemegol a ddadansoddwyd ar gyfer pob arwyneb wedi'i grynhoi yn Nhabl 6. Yn Nhabl 6, roedd canrannau atomig Fe a Cr ym mhresenoldeb P. aeruginosa (samplau A a B) yn llawer is na'r rhai o reolaethau anfiolegol.(samplau C a D).Ar gyfer sampl P. aeruginosa, gosodwyd y gromlin sbectrol ar lefel y niwclews Cr 2p ar bedair cydran brig gydag egni rhwymol (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 ôl eu trefn (Ffig. 9a a b).Ar gyfer samplau anfiolegol, mae sbectrwm y brif lefel Cr 2p yn cynnwys dau brif frig ar gyfer Cr (573.80 eV ar gyfer BE) a Cr2O3 (575.90 eV ar gyfer BE) mewn Ffigys.9c ac ch, yn y drefn honno.Y gwahaniaeth mwyaf trawiadol rhwng samplau anfiotig a samplau P. aeruginosa oedd presenoldeb Cr6+ a chyfran gymharol uwch o Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) o dan y bioffilm.
Sbectra eang XPS 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 anfiotig, a (d) 14 diwrnod mewn amgylchedd anfiotig.
Mae HDSS yn arddangos lefel uchel o ymwrthedd cyrydiad yn y rhan fwyaf o amgylcheddau.Adroddodd Kim et al.2 fod HDSS UNS S32707 wedi'i nodi fel DSS aloi iawn gyda PREN yn fwy na 45. Gwerth PREN sampl 2707 HDSS yn y gwaith hwn oedd 49. Mae hyn oherwydd y cynnwys cromiwm uchel a chynnwys uchel molybdenwm a nicel, sy'n ddefnyddiol mewn amgylcheddau asidig.ac amgylcheddau gyda chynnwys clorid uchel.Yn ogystal, mae cyfansoddiad cytbwys a microstrwythur di-nam 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 y gyfradd cyrydiad o 2707 HDSS mewn broth 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 anfiotig ac mewn cawl P. aeruginosa yn ystod y 24 awr gyntaf.Ar ôl hynny, mae'r biofilm yn gorchuddio wyneb y sampl yn llwyr, ac mae Eocp yn dod yn gymharol sefydlog36.Fodd bynnag, roedd y lefel Eocp biolegol yn llawer uwch na'r lefel Eocp anfiolegol.Mae yna resymau i gredu bod y gwahaniaeth hwn yn gysylltiedig â ffurfio biofilms P. aeruginosa.Ar ffig.2d ym mhresenoldeb P. aeruginosa, cyrhaeddodd gwerth icorr 2707 HDSS 0.627 μA cm-2, sef trefn maint yn uwch na rheolaeth anfiotig (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 broth P. aeruginosa oherwydd ymlyniad celloedd P. aeruginosa a ffurfio biofilms.Fodd bynnag, pan fydd y biofilm yn gorchuddio wyneb y sampl yn llwyr, mae'r rhwystriant yn lleihau.Ymosodir ar yr haen amddiffynnol yn bennaf oherwydd ffurfio biofilms a metabolion biofilm.O ganlyniad, gostyngodd yr ymwrthedd cyrydiad dros amser ac achosodd atodi P. aeruginosa cyrydu lleol.Roedd y tueddiadau mewn amgylcheddau anfiotig yn wahanol.Roedd ymwrthedd cyrydiad y rheolaeth anfiolegol yn llawer uwch na gwerth cyfatebol y samplau sy'n agored i broth P. aeruginosa.Yn ogystal, ar gyfer derbyniadau anfiotig, cyrhaeddodd 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 ymwrthedd cyrydiad rhagorol mewn amgylchedd di-haint, ond nid yw'n gallu gwrthsefyll MICs o biofilms P. aeruginosa.
Gellir gweld y canlyniadau hyn hefyd o'r cromliniau polareiddio yn Ffigys.2b.Mae canghennu anodig wedi bod yn gysylltiedig â ffurfio biofilm Pseudomonas aeruginosa ac adweithiau ocsideiddio metel.Yn yr achos hwn, yr adwaith cathodig yw lleihau ocsigen.Cynyddodd presenoldeb P. aeruginosa yn sylweddol y dwysedd cerrynt cyrydiad, tua gorchymyn maint yn uwch nag yn y rheolaeth anfiotig.Mae hyn yn dangos bod y biofilm P. aeruginosa yn gwella cyrydiad lleoledig o 2707 HDSS.Canfu Yuan et al.29 fod dwysedd cerrynt cyrydiad yr aloi Cu-Ni 70/30 wedi cynyddu o dan weithred biofilm P. aeruginosa.Gall hyn fod oherwydd biocatalysis lleihau ocsigen gan fiofilmiau Pseudomonas aeruginosa.Gall yr arsylwad hwn hefyd esbonio MIC 2707 HDSS yn y gwaith hwn.Efallai y bydd llai o ocsigen hefyd o dan fioffilmiau aerobig.Felly, efallai y bydd gwrthod ail-oddefoli'r arwyneb metel ag ocsigen yn ffactor sy'n cyfrannu at MIC yn y gwaith hwn.
Roedd Dickinson et al.Awgrymodd 38 y gall gweithgaredd metabolaidd bacteria digoes 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 biofilm ar ôl 14 diwrnod.Gellir esbonio hyn yn rhesymol gan y ffaith bod y rhan fwyaf o'r celloedd digoes ar wyneb 2707 HDSS wedi marw ar ôl 14 diwrnod oherwydd disbyddiad maetholion yn y cyfrwng 2216E neu ryddhau ïonau metel gwenwynig o'r matrics 2707 HDSS.Mae hyn yn gyfyngiad ar arbrofion swp.
Yn y gwaith hwn, cyfrannodd biofilm P. aeruginosa at ddisbyddiad lleol o Cr ac Fe o dan y biofilm ar wyneb 2707 HDSS (Ffig. 6).Mae Tabl 6 yn dangos y gostyngiad mewn Fe a Cr yn sampl D o gymharu â sampl C, sy'n dangos bod y Fe a Cr toddedig a achoswyd gan y biofilm 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 debyg i'w gynnwys mewn dŵr môr naturiol.Presenoldeb 17700 ppm Cl- oedd y prif reswm dros y gostyngiad mewn Cr mewn samplau anfiotig 7- a 14 diwrnod a ddadansoddwyd gan XPS.O'i gymharu â samplau P. aeruginosa, roedd diddymiad Cr mewn samplau anfiotig yn llawer llai oherwydd ymwrthedd cryf 2707 HDSS i glorin o dan amodau anfiotig.Ar ffig.Mae 9 yn dangos presenoldeb Cr6+ yn y ffilm goddefol.Efallai ei fod yn ymwneud â thynnu cromiwm o arwynebau dur gan fiofilmiau P. aeruginosa, fel yr awgrymwyd gan Chen a Clayton.
Oherwydd twf bacteriol, gwerthoedd pH y cyfrwng cyn ac ar ôl tyfu oedd 7.4 a 8.2, yn y drefn honno.Felly, yn is na'r biofilm P. aeruginosa, mae cyrydiad asid organig yn annhebygol o gyfrannu 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 deori oherwydd gweithgaredd metabolig P. aeruginosa a chanfuwyd ei fod yn cael yr un effaith ar pH yn absenoldeb stribedi prawf.
Fel y dangosir yn Ffigur 7, dyfnder mwyaf y pwll a achoswyd gan fiofilm P. aeruginosa oedd 0.69 µm, sy'n llawer mwy na'r cyfrwng anfiotig (0.02 µm).Mae hyn yn gyson â'r data electrocemegol a ddisgrifir uchod.Mae dyfnder y pwll 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 dangos gwell ymwrthedd i MICs na 2205 DSS.Ni ddylai hyn fod yn syndod gan fod gan 2707 HDSS lefelau Cr uwch sy'n darparu goddefiad hirach, yn fwy anodd ei ddadoddef P. aeruginosa, ac oherwydd ei strwythur cyfnod cytbwys heb wlybaniaeth eilaidd niweidiol mae'n achosi pylu.
I gloi, canfuwyd pyllau MIC ar wyneb 2707 HDSS mewn broth P. aeruginosa o'i gymharu â phyllau di-nod yn yr amgylchedd anfiotig.Mae'r gwaith hwn yn dangos bod gan 2707 HDSS ymwrthedd gwell i MIC na 2205 DSS, ond nid yw'n gwbl imiwn i MIC oherwydd biofilm P. aeruginosa.Mae'r canlyniadau hyn yn helpu i ddewis dur gwrthstaen addas a disgwyliad oes ar gyfer yr amgylchedd morol.
Cwpon ar gyfer 2707 HDSS a ddarperir 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 yr holl samplau eu trin am hydoddiant solet ar 1180 ° C am 1 awr.Cyn profi cyrydiad, cafodd HDSS siâp darn arian 2707 gydag arwynebedd agored uchaf o 1 cm2 ei sgleinio i 2000 o raean gyda phapur tywod carbid silicon 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 dadionedig di-haint a'u sterileiddio â 75% (v / v) ethanol am 0.5 h.Yna cawsant eu sychu ag aer o dan olau uwchfioled (UV) am 0.5 h cyn eu defnyddio.
Prynwyd straen Pseudomonas aeruginosa morol MCCC 1A00099 o Ganolfan Casgliad 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 hylifol Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Tsieina).Canolig 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, 0.03, 0.08 SrBr2 , 0.03 , 0 3 0 , 0 3 0 3 0 , 0. 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptone, 1.0 dyfyniad burum a 0.1 sitrad haearn.Awtoclaf ar 121°C am 20 munud cyn y brechiad.Cyfrif celloedd digoes a phlanctonig gyda hemocytomedr o dan ficrosgop golau ar chwyddhad 400x.Roedd crynodiad cychwynnol Pseudomonas aeruginosa planctonig yn syth ar ôl y brechiad tua 106 o gelloedd/ml.
Cynhaliwyd profion electrocemegol mewn cell gwydr tri-electrod clasurol gyda chyfaint canolig o 500 ml.Roedd y daflen platinwm a'r electrod calomel dirlawn (SAE) wedi'u cysylltu â'r adweithydd trwy gapilarïau Luggin wedi'u llenwi â phontydd halen, a oedd yn gwasanaethu fel electrodau cownter a chyfeirio, yn y drefn honno.Ar gyfer cynhyrchu electrodau gweithio, roedd gwifren gopr wedi'i rwberio ynghlwm wrth bob sampl a'i gorchuddio â resin epocsi, gan adael tua 1 cm2 o arwynebedd heb ei amddiffyn ar gyfer yr electrod gweithio ar un ochr.Yn ystod 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 sgan 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 gyflwr cyson Eocp.Cyn yr ysgubo posibl, 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 ffwythiant Eocp ar gyfradd sgan o 0.166 mV/s.Ailadroddwyd pob prawf 3 gwaith gyda P. aeruginosa a hebddo.
Cafodd samplau ar gyfer dadansoddiad metallograffig eu sgleinio'n fecanyddol gyda phapur SiC gwlyb 2000 graean ac yna eu caboli ymhellach gydag ataliad powdr Al2O3 0.05 µm ar gyfer arsylwi optegol.Perfformiwyd dadansoddiad metallograffig gan ddefnyddio microsgop optegol.Cafodd y samplau eu hysgythru â hydoddiant 10 wt% o potasiwm hydrocsid 43.
Ar ôl deori, golchwyd y samplau 3 gwaith gyda halwynog byffer ffosffad (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) ac yna eu gosod gyda 2.5% (v/v) glutaraldehyde am 10 awr i drwsio bioffilmiau.Yna cafodd ei ddadhydradu â swp ethanol (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% a 100% yn ôl cyfaint) cyn sychu aer.Yn olaf, mae ffilm aur yn cael ei dyddodi ar wyneb y sampl i ddarparu dargludedd ar gyfer arsylwi SEM.Roedd delweddau SEM yn canolbwyntio ar smotiau gyda'r celloedd P. aeruginosa mwyaf digoes ar wyneb pob sampl.Perfformio dadansoddiad EDS i ddod o hyd i elfennau cemegol.Defnyddiwyd microsgop sganio laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, yr Almaen) i fesur dyfnder y pwll.Er mwyn arsylwi pyllau cyrydiad o dan y biofilm, glanhawyd y sampl prawf yn gyntaf yn unol â Safon Genedlaethol Tsieineaidd (CNS) GB/T4334.4-2000 i gael gwared ar gynhyrchion cyrydiad a biofilm 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 -1350 eV.Cofnodwyd sbectra cydraniad uchel gan ddefnyddio egni trawsyrru o 50 eV a cham o 0.2 eV.
Tynnwyd y samplau deoredig a'u golchi'n ysgafn gyda PBS (pH 7.4 ± 0.2) am 15 a45.Er mwyn arsylwi hyfywedd bacteriol bioffilmiau ar samplau, cafodd bioffilmiau eu staenio gan ddefnyddio Pecyn Hyfywedd Bacteraidd BYW/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, UDA).Mae'r pecyn yn cynnwys dau liw fflwroleuol: llifyn fflwroleuol gwyrdd SYTO-9 a llifyn fflwroleuol coch propidium ïodid (PI).Yn CLSM, mae dotiau gwyrdd fflwroleuol a choch yn cynrychioli celloedd byw a marw, yn y drefn honno.Ar gyfer staenio, cafodd 1 ml o gymysgedd yn cynnwys 3 µl o SYTO-9 a 3 µl o hydoddiant PI ei ddeor am 20 munud ar dymheredd ystafell (23°C) yn y tywyllwch.Wedi hynny, archwiliwyd y samplau lliw ar ddwy donfedd (488 nm ar gyfer celloedd byw a 559 nm ar gyfer celloedd marw) gan ddefnyddio cyfarpar Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japan).Mesurwyd y trwch biofilm yn y modd sganio 3D.
Sut i ddyfynnu'r erthygl hon: Li, H. et al.Cyrydiad microbaidd o 2707 o ddur di-staen dwplecs super gan biofilm morol Pseudomonas aeruginosa.y wyddoniaeth.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Straen cracio cyrydiad o ddur di-staen dwplecs LDX 2101 mewn hydoddiannau clorid ym mhresenoldeb thiosylffad. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Straen cracio cyrydiad o ddur di-staen dwplecs LDX 2101 mewn hydoddiannau clorid ym mhresenoldeb thiosylffad. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеюем дуплексной нержавеющем дуплексной нержавеющем дуплексной нержавеющем полоделитечельнотельтельнотельно поделительский поделительнотеличели1 хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Straen cracio cyrydiad o ddur di-staen dwplecs LDX 2101 mewn datrysiadau clorid ym mhresenoldeb thiosylffad. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. a Zucchi, F. LDX 2101 . 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 нержавеюем нержавеюем дуплексной нержавеюем дуплексной дуплексной нержавеюще 1 1 орида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Straen cracio cyrydiad o ddur di-staen dwplecs LDX 2101 mewn hydoddiant clorid ym mhresenoldeb thiosylffad.gwyddoniaeth coros 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effeithiau triniaeth wres toddiant a nitrogen wrth gysgodi nwy ar y gallu i wrthsefyll cyrydiad o weldio dur di-staen hyper deublyg. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effeithiau triniaeth wres toddiant a nitrogen wrth gysgodi nwy ar y gallu i wrthsefyll cyrydiad o weldio dur di-staen hyper deublyg.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Effaith triniaeth wres toddiant a nitrogen wrth gysgodi nwy ar ymwrthedd cyrydiad pitting welds 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 & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS a Park, YS Effaith triniaeth wres toddiant a nitrogen wrth gysgodi nwy ar wrthwynebiad cyrydiad weldio dur di-staen deublyg super.koros.y wyddoniaeth.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Astudiaeth gymharol mewn cemeg o bylu o ddur di-staen 316L a achosir yn ficrobaidd ac yn electrocemegol. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Astudiaeth gymharol mewn cemeg o bylu o ddur di-staen 316L a achosir yn ficrobaidd ac yn electrocemegol.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. a Lewandowski, Z. Astudiaeth gemegol gymharol o bylu microbiolegol ac electrocemegol o ddur 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. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. a Lewandowski, Z. Astudiaeth gemegol gymharol o bylu a achosir gan ficrobiolegol ac electrocemegol mewn dur di-staen 316L.koros.y wyddoniaeth.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Ymddygiad electrocemegol 2205 o ddur di-staen dwplecs mewn datrysiadau alcalïaidd gyda pH gwahanol ym mhresenoldeb clorid. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Ymddygiad electrocemegol 2205 o ddur di-staen dwplecs mewn datrysiadau alcalïaidd gyda pH gwahanol ym mhresenoldeb clorid.Luo H., Dong KF, Lee HG a Xiao K. Ymddygiad electrocemegol o ddur di-staen dwplecs 2205 mewn atebion 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 & Xiao, K. 2205 Ymddygiad electrocemegol o ddur di-staen 双相 ym mhresenoldeb clorid ar wahanol pH mewn hydoddiant alcalïaidd.Luo H., Dong KF, Lee HG a Xiao K. Ymddygiad electrocemegol o ddur di-staen dwplecs 2205 mewn atebion alcalïaidd gyda pH gwahanol ym mhresenoldeb clorid.Electrochem.Cylchgrawn.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Dylanwad bioffilmiau morol ar gyrydiad: Adolygiad cryno. Little, BJ, Lee, JS & 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。 Bach, BJ, Lee, JS a Ray, RILittle, BJ, Lee, JS a Ray, RI Effeithiau Bioffilmiau Morol ar Gyrydiad: Adolygiad Byr.Electrochem.Cylchgrawn.54, 2-7 (2008).