תודה שביקרת ב-Nature.com.לגרסת הדפדפן שבה אתה משתמש יש תמיכה מוגבלת ב-CSS.לחוויה הטובה ביותר, אנו ממליצים להשתמש בדפדפן מעודכן (או לכבות את מצב התאימות ב-Internet Explorer). בינתיים, כדי להבטיח תמיכה מתמשכת, נציג את האתר ללא סגנונות ו-JavaScript.
קורוזיה מיקרוביאלית (MIC) היא בעיה רצינית בתעשיות רבות מכיוון שהיא עלולה לגרום להפסדים כלכליים עצומים. פלדת אל-חלד 2707 סופר דופלקס (2707 HDSS) שימשה בסביבות ימיות בשל עמידותה הכימית המצוינת. עם זאת, העמידות שלה ל-MIC לא הוכחה בניסוי. במחקר זה, התנהגות ה-MIC של 2707 נבעה על ידי החיידק הימי a HDSS a-HDSS. ניתוח אלקטרוכימי הראה כי בנוכחות Pseudomonas aeruginosa biofilm במדיום 2216E, היה שינוי חיובי בפוטנציאל הקורוזיה ועלייה בצפיפות זרם הקורוזיה. אנליזה של פוטואלקטרון X-Ray Spectroscopy (XPS) הראתה ירידה בתכולת Cr על פני הדגימה מתחת לניתוח של biofilm deImagosaer. pth של 0.69 מיקרומטר במהלך 14 ימי דגירה. למרות שזה קטן, זה מצביע על כך ש-2707 HDSS אינו חסין לחלוטין ל-MIC של סרטי ביופילם של P. aeruginosa.
פלדות אל-חלד דופלקס (DSS) נמצאות בשימוש נרחב בתעשיות שונות בשל השילוב האידיאלי שלהן בין תכונות מכניות מצוינות ועמידות בפני קורוזיה1,2. עם זאת, חריפות מקומית עדיין מתרחשת והיא משפיעה על שלמות הפלדה הזו3,4.DSS אינו עמיד בפני קורוזיה מיקרוביאלית (MIC)5,6. למרות מגוון רחב של שימושים ב-DSS לטווח ארוך של עמידויות קורוזיות, בהן עדיין אין שימושים ארוכי טווח של DSS. המשמעות היא שנדרשים חומרים יקרים יותר עם עמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה.Jeon et al7 מצאו שגם לפלדות אל-חלד סופר דופלקס (SDSS) יש מגבלות מסוימות מבחינת עמידות בפני קורוזיה. לכן נדרשות פלדות אל-חלד סופר דופלקסיות (HDSS) עם עמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה בחלק מהיישומים. הדבר הוביל לפיתוח HDSS בעל סגסוגת גבוהה.
עמידות הקורוזיה של DSS תלויה ביחס בין שלבי אלפא וגמא ובאזורים המדוללים של Cr, Mo ו-W 8, 9, 10 הסמוכים לשלב השני. HDSS מכיל תכולה גבוהה של Cr, Mo ו-N11, כך שיש לו עמידות בפני קורוזיה מצוינת וערך גבוה (45-50) עמידות פיתול שווה ערך (PREN.3% wt. + wt. % W) + 16 wt% N12. העמידות המצוינת בפני קורוזיה מסתמכת על הרכב מאוזן המכיל כ-50% פריט (α) ו-50% אוסטניט (γ), ל-HDSS יש תכונות מכניות טובות יותר ועמידות גבוהה יותר מאשר DSS13 קונבנציונלי.תכונות קורוזיה של כלוריד. העמידות המשופרת בפני קורוזיה מרחיבה את השימוש ב-HDSS בסביבות כלוריד קורוזיביות יותר, כגון סביבות ימיות.
MICs הם בעיה מרכזית בתעשיות רבות כגון נפט וגז ומים 14. MIC מהווה 20% מכלל נזקי הקורוזיה15. MIC היא קורוזיה ביו-אלקטרוכימית שניתן להבחין בה בסביבות רבות. סרטים ביולוגיים הנוצרים על משטחי מתכת משנים את התנאים האלקטרוכימיים, ובכך משפיעים על תהליך הקורוזיה של קורוזיה. הסברה הרווחת היא ש-MIC קורוזיה קוררוגנית. מתכות כדי להשיג אנרגיה מקיימת כדי לשרוד17. מחקרים אחרונים של MIC הראו כי EET (העברת אלקטרונים חוץ-תאית) הוא הגורם המגביל את הקצב ב-MIC המושרה על ידי מיקרואורגניזמים אלקטרוגניים. Zhang et al.18 הדגימו שמתוכי אלקטרונים מאיצים את העברת האלקטרונים בין תאי Desulfovibrio sessificans לבין פלדת אל-חלד 304, מה שמוביל להתקפת MIC חמורה יותר. Enning et al.19 ו-Venzlaff et al.20 הראה שביופילם של חיידקים מפחיתי סולפט קורוזיבי (SRB) יכולים לספוג ישירות אלקטרונים ממצעי מתכת, וכתוצאה מכך קורוזיה חמורה של בור.
ידוע כי DSS רגיש ל-MIC בסביבות המכילות SRB, חיידקים מפחיתי ברזל (IRB) וכו'. 21. חיידקים אלו גורמים להתפרצות מקומית על משטחי DSS תחת biofilms22,23. בניגוד ל-DSS, ה-MIC של HDSS24 אינו ידוע.
Pseudomonas aeruginosa הוא חיידק בצורת מוט תנועתי גרם שלילי המופץ באופן נרחב בטבע25. Pseudomonas aeruginosa היא גם קבוצה מיקרוביאלית מרכזית בסביבה הימית, הגורמת ל-MIC לפלדה. Pseudomonas מעורב באופן הדוק בתהליכי קורוזיה ומוכר כחלוץ קולונייזר של Mafilm et alhat.28 ו- Yuan et al.29 הוכיח כי ל-Pseudomonas aeruginosa יש נטייה להגביר את קצב הקורוזיה של פלדה עדינה וסגסוגות בסביבות מימיות.
המטרה העיקרית של עבודה זו הייתה לחקור את תכונות ה-MIC של 2707 HDSS שנגרמו על ידי החיידק האירובי הימי Pseudomonas aeruginosa באמצעות שיטות אלקטרוכימיות, טכניקות אנליטיות משטח וניתוח מוצרי קורוזיה. מחקרים אלקטרוכימיים הכוללים פוטנציאל מעגל פתוח (OCP), התנגדות קיטוב ליניארית (LPSEI), התנגדות לקיטוב דינמי (LPSEI) בוצעו כדי לחקור את התנהגות ה-MIC של 2707 HDSS. אנליזה של ספקטרומטר פיזור אנרגיה (EDS) בוצעה כדי למצוא יסודות כימיים על פני השטח הקורוזיים. בנוסף, נעשה שימוש בניתוח X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) כדי לקבוע את היציבות של פסיבציה של סרט תחמוצת בהשפעת סביבה ימית המכילה Pseudomonas pitscanning aeroscoop. SM).
טבלה 1 מפרטת את ההרכב הכימי של 2707 HDSS. טבלה 2 מראה של-2707 HDSS יש תכונות מכניות מעולות עם חוזק תפוקה של 650 MPa. איור 1 מציג את המיקרו-מבנה האופטי של תמיסה שעברה טיפול בחום 2707 HDSS. פסים מוארכים של פאזות austenite ו-ferrite ללא 5% ferrite ו-seenth phases. שלבים.
איור 2a מציג פוטנציאל מעגל פתוח (Eocp) לעומת נתוני זמן חשיפה עבור 2707 HDSS במדיום אביוטי 2216E ומרק P. aeruginosa למשך 14 ימים ב-37 מעלות צלזיוס. הוא מראה שהשינוי הגדול והמשמעותי ב-Eocp מתרחש במהלך 24 השעות הראשונות. ערכי ה-Eocp בשני המקרים הגיעו לשיא בסביבות -14 מ"ק, ולאחר מכן הגיעו לשיא בסביבות -14 מ"ק. ing -477 mV (לעומת SCE) ו-236 mV (לעומת SCE) עבור המדגם האביוטי ו-P, בהתאמה).קופונים של Pseudomonas aeruginosa, בהתאמה. לאחר 24 שעות, ערך Eocp של 2707 HDSS עבור P. aeruginosa היה יציב יחסית ב-228 mV (לעומת SCE), בעוד שהערך המקביל עבור דגימות לא ביולוגיות היה בערך -442 mV (לעומת SCE).
בדיקה אלקטרוכימית של 2707 דגימות HDSS במדיום אביוטי ובמרק Pseudomonas aeruginosa ב-37 מעלות צלזיוס:
(א) Eocp כפונקציה של זמן החשיפה, (ב) עקומות קיטוב ביום 14, (ג) Rp כפונקציה של זמן החשיפה ו-(ד) icorr כפונקציה של זמן החשיפה.
טבלה 3 מפרטת את ערכי פרמטרי הקורוזיה האלקטרוכימיים של 2707 דגימות HDSS שנחשפו למדיום אביוטי ולמדיום מחוסן ב-Pseudomonas aeruginosa במשך 14 ימים. המשיקים של העקומות האנודיות והקתודיות הופקו כדי להגיע לצמתים המניבים את צפיפות זרם קורוזיה (E, βr ו-Tarfel פוטנציאל קורוזיה (E) ג) לפי שיטות סטנדרטיות30,31.
כפי שמוצג באיור 2b, ההסטה כלפי מעלה של עקומת P. aeruginosa הובילה לעלייה ב-Ecorr בהשוואה לעקומה האביוטית. ערך ה-icorr, שהוא פרופורציונלי לקצב הקורוזיה, עלה ל-0.328 μA cm-2 בדגימת Pseudomonas aeruginosa, פי ארבע מזה של המדגם הלא-A-0.07.
LPR היא שיטה אלקטרוכימית קלאסית לא הרסנית לניתוח קורוזיה מהיר. היא שימשה גם לחקר MIC32. איור 2c מציג את התנגדות הקיטוב (Rp) כפונקציה של זמן החשיפה. ערך Rp גבוה יותר פירושו פחות קורוזיה. בתוך 24 השעות הראשונות, ה-Rp של 2707 HDSS הגיע לערך מרבי של 195 ס"מ ו-195 ק"מ לערך מרבי של Ω 295 ס"מ ו- Ω Ω 21 ס"מ דגימות eudomonas aeruginosa. איור 2c גם מראה שערך Rp ירד במהירות לאחר יום אחד ולאחר מכן נותר ללא שינוי יחסית במשך 13 הימים הבאים. ערך Rp של דגימת Pseudomonas aeruginosa הוא כ-40 kΩ cm2, שהוא נמוך בהרבה מהערך הביולוגי של 450 kΩ-cm2 של המדגם הלא.
ערך icorr הוא פרופורציונלי לקצב הקורוזיה האחיד. ניתן לחשב את ערכו ממשוואת Stern-Geary הבאה,
בעקבות Zou et al.33, ערך טיפוסי של מדרון Tafel B בעבודה זו הונח להיות 26 mV/dec. איור 2d מראה שה-icorr של דגימת 2707 הלא-ביולוגית נשארה יציבה יחסית, בעוד שדגימת P. aeruginosa השתנתה מאוד לאחר 24 השעות הראשונות. המגמה תואמת את תוצאות ההתנגדות לקיטוב.
EIS היא טכניקה לא הרסנית נוספת המשמשת לאפיון תגובות אלקטרוכימיות בממשקי חלודה. ספקטרום עכבה וערכי קיבול מחושבים של דגימות שנחשפו למדיה אביוטית ותמיסת Pseudomonas aeruginosa, עמידות Rb של סרט פסיבי/ביופילם שנוצר על פני הדגימה, התנגדות מטען חשמלית של Rct-CPE ו-CPE התנגדות חשמלית (EDC) (CPE) פרמטרים. פרמטרים אלה נותחו עוד יותר על ידי התאמת הנתונים באמצעות מודל מעגל שווה (EEC).
איור 3 מציג חלקות Nyquist טיפוסיות (a ו-b) ו-Bode (a' ו-b') של 2707 דגימות HDSS במדיום אביוטי ומרק P. aeruginosa לזמני דגירה שונים. קוטר טבעת ה-Nyquist יורד בנוכחות Pseudomonas aeruginosa. ה-Bode עלילת ה-Impformation constant in the impformation on the imperation constant (איור 3b). ניתן לספק על ידי מקסימום הפאזה.איור 4 מציג את המבנים הפיזיקליים המבוססים על חד-שכבה (א) ודו-שכבתית (ב) וה-EECs התואמים להם. CPE מוכנס למודל ה-EEC. הקבלה והעכבה שלו מתבטאים באופן הבא:
שני דגמים פיזיים ומעגלים מקבילים מתאימים להתאמת ספקטרום העכבה של דגימת 2707 HDSS:
כאשר Y0 הוא גודל ה-CPE, j הוא המספר הדמיוני או (-1)1/2, ω הוא התדר הזוויתי, ו-n הוא מדד ההספק של CPE קטן מ-unity35. ההיפוך של התנגדות העברת המטען (כלומר 1/Rct) תואם לקצב הקורוזיה. Rct קטן יותר פירושו קצב ההחלמה המהיר יותר של P12eu. דגימות aeruginosa הגיעו ל-32 kΩ cm2, הרבה יותר קטן מ-489 kΩ cm2 של הדגימות הלא ביולוגיות (טבלה 4).
תמונות CLSM ותמונות SEM באיור 5 מראים בבירור שכיסוי הביופילם על פני השטח של דגימת HDSS 2707 לאחר 7 ימים הוא צפוף. עם זאת, לאחר 14 ימים, כיסוי הביופילם היה דליל והופיעו כמה תאים מתים. טבלה 5 מציגה את עובי הביופילם על 2707 דגימות HDSS של 2707 דגימות HDSS עובי 7 ימים לאחר חשיפה מקסימלית ל-1 P. 3.4 מיקרומטר לאחר 7 ימים ל-18.9 מיקרומטר לאחר 14 ימים. עובי הביופילם הממוצע אישר גם מגמה זו. הוא ירד מ-22.2 ± 0.7 מיקרומטר לאחר 7 ימים ל-17.8 ± 1.0 מיקרומטר לאחר 14 ימים.
(א) תמונת CLSM תלת מימדית לאחר 7 ימים, (ב) תמונת CLSM תלת מימדית לאחר 14 ימים, (ג) תמונת SEM לאחר 7 ימים ו-(ד) תמונת SEM לאחר 14 ימים.
EDS חשף יסודות כימיים בביופילם ובמוצרי קורוזיה בדגימות שנחשפו ל-P. aeruginosa במשך 14 ימים. איור 6 מראה שתכולת ה-C, N, O ו-P בביופילמים ומוצרי קורוזיה גבוהה בהרבה מזו שבמתכות חשופות, מכיוון שאלמנטים אלו קשורים לביופילם ולמטבוליטים שלהם. מיקרובים של ברזל ו-Crigromium זקוקים רק לכמות עקבית ו-Crigromium. מוצרי sion על פני הדגימות מצביעים על כך שמטריצת המתכת איבדה אלמנטים עקב קורוזיה.
לאחר 14 ימים, נצפתה פיתול עם ובלי P. aeruginosa במדיום 2216E. לפני הדגירה, פני הדגימה היו חלקים וללא פגמים (איור 7a). לאחר דגירה והסרה של ביופילם ומוצרי קורוזיה, הבורות העמוקים ביותר על פני הדגימות נבדקו תחת CLSM pit. -דגימות בקרה ביולוגיות (עומק בור מרבי 0.02 מיקרומטר). עומק הבור המקסימלי שנגרם על ידי Pseudomonas aeruginosa היה 0.52 מיקרומטר לאחר 7 ימים ו-0.69 מיקרומטר לאחר 14 ימים, בהתבסס על עומק הבור המקסימלי הממוצע של 3 דגימות (10 ערכים מקסימליים של 4 דגימות 2 עומק שנבחרו לכל 2 דגימות). מיקרומטר ו-0.52 ± 0.15 מיקרומטר, בהתאמה (טבלה 5). ערכי עומק הבור הללו קטנים אך חשובים.
(א) לפני החשיפה, (ב) 14 ימים במדיום אביוטי ו- (ג) 14 ימים במרק Pseudomonas aeruginosa.
איור 8 מציג את הספקטרום של XPS של משטחי דגימה שונים, וההרכבים הכימיים שנותחו עבור כל משטח מסוכמים בטבלה 6. בטבלה 6, האחוזים האטומיים של Fe ו-Cr בנוכחות P. aeruginosa (דגימות A ו-B) היו נמוכים בהרבה מאלו של דגימות הבקרה הלא ביולוגיות (דגימות C ו-D). לארבעה רכיבי שיא עם ערכי אנרגיית קשירה (BE) של 574.4, 576.6, 578.3 ו-586.8 eV, אותם ניתן לייחס ל-Cr, Cr2O3, CrO3 ו-Cr(OH)3, בהתאמה (איור 9a ו-b). עבור דגימות שאינן ביולוגיות מכילות שני דגימות Crle-5 peak עבור 7 peaks של Crle 7. V עבור BE) ו-Cr2O3 (575.90 eV עבור BE) באיור 9c ו-d, בהתאמה. ההבדל הבולט ביותר בין הדגימות האביוטית ו-P. aeruginosa היה נוכחות של Cr6+ ושבר יחסי גבוה יותר של Cr(OH)3 (BE של 586.8 eV) מתחת לביופילם.
ספקטרום XPS רחב של פני השטח של דגימת 2707 HDSS בשתי המדיה היא 7 ימים ו-14 ימים, בהתאמה.
(א) 7 ימי חשיפה ל-P. aeruginosa, (ב) 14 ימי חשיפה ל-P. aeruginosa, (ג) 7 ימים במדיום אביוטי ו-(ד) 14 ימים במדיום אביוטי.
HDSS מציג רמות גבוהות של עמידות בפני קורוזיה ברוב הסביבות. Kim et al.2 דיווח כי UNS S32707 HDSS הוגדר כ-DSS בעל סגסוגת גבוהה עם PREN של יותר מ-45. ערך ה-PREN של דגימת ה-2707 HDSS בעבודה זו היה 49. זאת בשל תכולת הכרום הגבוהה שלו ורמות מוליבדן ו-Ni גבוהות, המועילות בסביבה חומצית ובעלת כלוריד וחסרי מבנה שימושיים במבנה מיקרו ובאיזון גבוה. יציבות ועמידות בפני קורוזיה. עם זאת, למרות העמידות הכימית המעולה שלו, הנתונים הניסויים בעבודה זו מצביעים על כך ש-2707 HDSS אינו חסין לחלוטין ל-MIC של סרטי ביופילמים של P. aeruginosa.
תוצאות אלקטרוכימיות הראו ששיעור הקורוזיה של 2707 HDSS במרק P. aeruginosa גדל באופן משמעותי לאחר 14 ימים בהשוואה למדיום לא ביולוגי. באיור 2a, נצפתה הפחתה ב-Eocp הן במדיום האביוטי והן במרק P. aeruginosa במהלך 24 השעות הראשונות. לאחר מכן, השטח המכסה את ה-biofilm והפך את השטח הספציפי של Eocp. עם זאת, רמת ה-Eocp הביולוגי הייתה גבוהה בהרבה מזו של ה-Eocp הלא-ביולוגי. יש סיבה להאמין שההבדל הזה נובע מהיווצרות ביופילם של P. aeruginosa. באיור 2d, בנוכחות P. aeruginosa, ערך ה-icorr של 2707 HDSS הגיע ל-0.627 μA מ-0.627 μA יותר מ-0.0 cm-2 μA cm-2), אשר היה עקבי עם ערך Rct שנמדד על ידי EIS.במהלך הימים הראשונים, ערכי העכבה במרק P. aeruginosa עלו עקב התקשרות של תאי P. aeruginosa והיווצרות של biofilms. עם זאת, כאשר הביופילם מכסה לחלוטין את פני הדגימה, הירידה ב-biofilm התקפת השכבה הראשונה של biofilm וה-Impedance. לפיכך, עמידות בפני קורוזיה ירדה עם הזמן, וההצמדה של P. aeruginosa גרמה לקורוזיה מקומית. המגמות במדיה האביוטית היו שונות. עמידות הקורוזיה של הביקורת הלא ביולוגית הייתה גבוהה בהרבה מהערך המקביל של הדגימות שנחשפו למרק P. aeruginosa. יתרה מכך, עבור דגימות אביוטיות של 27 ק"מ HD ב-27 ק"מ ב-HD הגיעה לערכי HD 27 ק"מ. 4, שהיה פי 15 מערך Rct (32 kΩ cm2) בנוכחות P. aeruginosa. לכן, ל-2707 HDSS יש עמידות מצוינת בפני קורוזיה בסביבה סטרילית, אך אינו עמיד בפני התקפת MIC על ידי סרטי ביופילמים של P. aeruginosa.
ניתן לראות תוצאות אלו גם מעקומות הקיטוב באיור 2b. ההסתעפות האנודית יוחסה להיווצרות ביופילם של Pseudomonas aeruginosa ותגובות חמצון מתכות. במקביל, התגובה הקתודית היא הפחתת החמצן. הנוכחות של P. aeruginosa הגדילה מאוד את צפיפות זרם הקורוזיה, בדרגה גבוהה יותר מ-Pseudomonas aeruginosa. קורוזיה מקומית של 2707 HDSS. Yuan et al29 מצאו שצפיפות זרם הקורוזיה של סגסוגת Cu-Ni 70/30 גדלה תחת אתגר של P. aeruginosa biofilm. ייתכן שהסיבה לכך היא הביו-קטליזה של הפחתת חמצן על ידי Pseudomonas aeruginosa biofilms. התצפית הזו עשויה גם להסביר את עבודתו של MIC biofilm 27A זה של biofilm. מתחת להם.לכן, הכישלון להפביל מחדש את פני המתכת על ידי חמצן עשוי להיות גורם תורם ל-MIC בעבודה זו.
Dickinson et al.38 הציעו ששיעורי התגובות הכימיות והאלקטרוכימיות יכולות להיות מושפעות ישירות מהפעילות המטבולית של חיידקים יציבים על פני הדגימה ומהאופי של תוצרי הקורוזיה. כפי שמוצג באיור 5 ובטבלה 5, גם מספר התא וגם עובי הביופילם ירדו לאחר 14 ימים. ניתן להסביר זאת באופן סביר שלאחר 14 הימים של תאים HD2 עד 70 ימים, רוב התאים HD2 מתים. דלדול טריינט במדיום 2216E או שחרור יוני מתכת רעילים ממטריצת 2707 HDSS. זוהי מגבלה של ניסויים אצווה.
בעבודה זו, הביופילם של P. aeruginosa קידם את הדלדול המקומי של Cr ו-Fe מתחת לביופילם על פני השטח 2707 HDSS (איור 6). בטבלה 6, הפחתה של Fe ו-Cr בדגימה D בהשוואה לדגימה C, מה שמצביע על כך ש-Fe ו-Cr מומסים שנגרמו על-ידי P. aeruginosa החזיקו מעמד מעבר ל-227 ימים של שימוש ב-E. 700 ppm Cl-, אשר דומה לזה שנמצא במי ים טבעיים. הנוכחות של 17700 ppm Cl- הייתה הסיבה העיקרית להפחתה ב-Cr בדגימות האביוטיות של 7 ו-14 ימים שנותחו על ידי XPS. בהשוואה לדגימות P. aeruginosa, התמוססות של Cr בסביבה האביוטית של הדגימות האביוטיות של HD270 היו הרבה פחות דו-ביוטיות של HD270. 9 מראה את הנוכחות של Cr6+ בסרט הפסיבציה. זה עשוי להיות מעורב בהסרה של Cr ממשטחי פלדה על ידי P. aeruginosa biofilms, כפי שהוצע על ידי Chen ו- Clayton.
עקב גידול חיידקים, ערכי ה-pH של המדיום לפני ואחרי הגידול היו 7.4 ו-8.2, בהתאמה. לכן, מתחת לביופילם P. aeruginosa, לא סביר שקורוזיה חומצה אורגנית תהיה גורם תורם לעבודה זו בשל ה-pH הגבוה יחסית במדיום בתפזורת. ה-pH של המדיום הבלתי ביולוגי לא השתנה באופן משמעותי במהלך 7) ל-7. תקופת הבדיקה של 14 יום. העלייה ב-pH במדיום החיסון לאחר הדגירה נבעה מהפעילות המטבולית של P. aeruginosa ונמצאה בעלת אותה השפעה על ה-pH בהיעדר רצועות בדיקה.
כפי שמוצג באיור 7, עומק הבור המקסימלי שנגרם על ידי ביופילם P. aeruginosa היה 0.69 מיקרומטר, שהיה גדול בהרבה מזה של המדיום האביוטי (0.02 מיקרומטר). זה עולה בקנה אחד עם הנתונים האלקטרוכימיים שתוארו לעיל. עומק הבור של 0.69 מיקרומטר קטן יותר מ-0.69 מיקרומטר בתנאים של 5 μ 5 קטן יותר מ-5 SS. נתונים אלה מוכיחים ש-2707 HDSS מציג עמידות MIC טובה יותר בהשוואה ל-2205 DSS. זה לא צריך להפתיע, שכן ל-2707 HDSS יש תכולת כרום גבוהה יותר, המספקת פאסיביות לאורך זמן, בשל מבנה הפאזה המאוזן ללא משקעים משניים מזיקים, מה שמקשה על P. aeruginosa לנטרל את נקודות ההתחלה של P. aeruginosa.
לסיכום, נמצאו פיתולים של MIC על פני השטח של 2707 HDSS במרק P. aeruginosa בהשוואה לבור זניח במדיה אביוטית. עבודה זו מראה של-2707 HDSS יש עמידות MIC טובה יותר מ-2205 DSS, אבל הוא אינו חסין לחלוטין ל-MIC עקב P. aeruginosa biofilm.
הקופון עבור 2707 HDSS מסופק על ידי בית הספר למטלורגיה של Northeastern University (NEU) ב-Shenyang, סין. הרכב היסודות של 2707 HDSS מוצג בטבלה 1, אשר נותחה על ידי מחלקת NEU Materials Analysis and Testing. כל הדגימות טופלו בתמיסה ב-1180 מעלות צלזיוס או בבדיקת HD-07 עד 1 שעה. שטח פנים של 1 סמ"ר הוברק ל-2000 גריט עם נייר סיליקון קרביד והבריק עוד עם תרחיף אבקה 0.05 מיקרומטר Al2O3. הדפנות והתחתית מוגנים על ידי צבע אינרטי. לאחר ייבוש, הדגימות נשטפו במים אולטרה מפוחדים ועוקרים עם 75% אתנול (U-violet לאחר 75% violet). ) להדליק 0.5 שעות לפני השימוש.
זן Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 נרכש מ- Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), סין. Pseudomonas aeruginosa גדל באופן אירובי ב-37 מעלות צלזיוס בצלוחיות של 250 מ"ל ובתאי זכוכית אלקטרוכימיים של 500 מ"ל תוך שימוש בתאי זכוכית נוזלית 22, Q6E Biotechnologyda, Q6E של Marine Hope, Ltd. בינוני (גרם/ליטר): 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, NBO0401, 30. 3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4 , 5.0 פפטון, 1.0 תמצית שמרים ו-0.1 ברזל ציטראט. אוטוקלאב ב-121°C למשך 20 דקות לפני החיסון. ספירת תאים יושבים ופנקטוניים באמצעות המוציטומטר תחת מיקרוסקופ אור ראשוני של תכנית 40xktonic בריכוז אור התחלתי של magnona. השיטה הייתה כ-106 תאים/מ"ל.
בדיקות אלקטרוכימיות בוצעו בתא זכוכית קלאסי בן שלוש אלקטרודות בנפח בינוני של 500 מ"ל. יריעת פלטינה ואלקטרודת קלומלית רוויה (SCE) חוברו לכור באמצעות נימי לוגין מלאים בגשרי מלח, המשמשים כאלקטרודות נגד ואלקטרודות ייחוס, בהתאמה. כדי ליצור את האלקטרודות הפועלות, חוברו כל חוט גומי ומכוסה בס"מ. 2 של שטח פנים חד-צדדי חשוף עבור האלקטרודה העובדת. במהלך מדידות אלקטרוכימיות, דגימות הונחו במדיום 2216E ונשמרו בטמפרטורת דגירה קבועה (37 מעלות צלזיוס) באמבט מים. נתוני OCP, LPR, EIS ונתוני קיטוב דינמי פוטנציאלי נמדדו באמצעות פוטנציוסטאט Autolab (Reference 600TM, Inc.R. scans, USA, 0 Instruments, 1. mV s-1 בטווח של -5 ו-5 mV עם Eocp ותדירות דגימה של 1 הרץ.EIS בוצע עם גל סינוס בטווח התדרים 0.01 עד 10,000 הרץ תוך שימוש במתח מופעל של 5 mV במצב יציב Eocp.לפני סוויפ הפוטנציאל במעגל פתוח, הושגו אלקטרודות הפוטנציאל החופשיות במעגל פתוח. פועל מ-0.2 ל-1.5 V לעומת Eocp בקצב סריקה של 0.166 mV/s. כל בדיקה חזרה על עצמה 3 פעמים עם ובלי P. aeruginosa.
דגימות לניתוח מטאלוגרפי לוטשו בצורה מכנית עם נייר SiC רטוב 2000 גריט ולאחר מכן לוטשו עוד עם תרחיף אבקת Al2O3 0.05 מיקרומטר לתצפית אופטית. ניתוח מטאלוגרפי בוצע באמצעות מיקרוסקופ אופטי. הדגימות נחרטו בתמיסת אשלגן הידרוקסיד 43 של 10% משקל.
לאחר הדגירה, הדגימות נשטפו 3 פעמים עם תמיסת מי מלח (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) ולאחר מכן נקבעו עם 2.5% (v/v) גלוטראלדהיד למשך 10 שעות כדי לתקן סרטי ביו-פילמים. לאחר מכן הוא התייבש עם סדרה מדורגת (50%, 7%, 0,9%, 0,00% 0% v/v) של אתנול לפני ייבוש באוויר. לבסוף, פני הדגימה מרוסקים בסרט זהב כדי לספק מוליכות לתצפית SEM. תמונות SEM התמקדו בנקודות עם תאי P. aeruginosa היושבים ביותר על פני השטח של כל דגימה. בצע ניתוח EDS כדי למצוא יסודות כימיים. למדוד את עומק הבור. על מנת לראות את בורות הקורוזיה מתחת לביופילם, חתיכת הבדיקה נוקה תחילה לפי התקן הלאומי הסיני (CNS) GB/T4334.4-2000 כדי להסיר את מוצרי הקורוזיה והביופילם על פני חלק הבדיקה.
ספקטרוסקופיה של פוטואלקטרון רנטגן (XPS, מערכת ניתוח משטח ESCALAB250, Thermo VG, ארה"ב) בוצעה באמצעות מקור קרני רנטגן מונוכרומטי (קו אלומיניום Kα באנרגיה של 1500 eV והספק של 150 W) על פני טווח אנרגיית קישור רחב 0 בתנאים סטנדרטיים -1350 eV eV recordedresolution 5 high-resolution spectra 0 eV 0. גודל.
הדגימות שהודגרו הוסרו ונשטפו בעדינות עם PBS (pH 7.4 ± 0.2) למשך 15 s45. כדי לראות את הכדאיות החיידקית של הביולוגים על הדגימות, הסרטים הביולוגיים נצבעו באמצעות LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (The Invitrogen, USA Eugene fluorescent green, dyOR fluorescent a green). צבע 9 וצבע פרופידיום ניאון אדום (PI). תחת CLSM, נקודות עם ירוק ניאון ואדום מייצגים תאים חיים ומתים, בהתאמה. לצביעה, תערובת של 1 מ"ל המכילה 3 μl SYTO-9 ו-3 μl תמיסה של PI הודגרה במשך 20 דקות בטמפרטורת החדר, לאחר 20 דקות בטמפרטורת החדר. אורך (488 ננומטר עבור תאים חיים ו-559 ננומטר עבור תאים מתים) באמצעות מכונת Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, יפן). עובי הביופילם נמדד במצב סריקה תלת מימדית.
כיצד לצטט מאמר זה: Li, H. et al.Microbial corrosion of 2707 super duplex stainless steel by marine Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep.6, 20190;doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. פיצוח קורוזיה במתח של פלדת אל חלד דופלקסת ​​LDX 2101 בתמיסת כלוריד בנוכחות thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS השפעת טיפול בחום בתמיסה וחנקן בגז מגן על עמידות בפני קורוזיה של ריתוכים סופר דופלקס נירוסטה.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. A Comparative Chemical Study of Microbial and Electrochemically Induced Pitting Corrosion in 316L Stainless Steel.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. התנהגות אלקטרוכימית של פלדת אל חלד דופלקסית 2205 בתמיסות אלקליות בעלות pH שונה בנוכחות כלוריד.Electtrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI ההשפעה של סרטי ביולוגי ימיים על קורוזיה: סקירה תמציתית.Electtrochim.Journal.54, 2-7 (2008).