Nature.com을 방문해 주셔서 감사합니다.사용 중인 브라우저 버전은 CSS에 대한 지원이 제한되어 있습니다.최상의 경험을 위해 업데이트된 브라우저를 사용하는 것이 좋습니다(또는 Internet Explorer에서 호환 모드를 해제).그동안 지속적인 지원을 위해 스타일 및 JavaScript 없이 사이트를 표시합니다.
미생물 부식(MIC)은 막대한 경제적 손실을 초래할 수 있어 많은 산업 분야에서 심각한 문제가 되고 있습니다. 2707 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강(2707 HDSS)은 우수한 내화학성으로 인해 해양 환경에서 사용되어 왔습니다. 그러나 MIC에 대한 내성은 실험적으로 입증되지 않았습니다. 2216E 배지에서 aeruginosa 생물막을 사용하면 부식 가능성에 긍정적인 변화가 있었고 부식 전류 밀도가 증가했습니다. X선 광전자 분광법(XPS) 분석은 생물막 아래 표본 표면의 Cr 함량이 감소한 것으로 나타났습니다. 구덩이의 이미징 분석은 P. aeruginosa 생물막이 배양 14일 동안 최대 0.69μm의 구덩이 깊이를 생성했음을 보여주었습니다. 이것은 작지만 2707 HDSS를 나타냅니다. P. aeruginosa biofilms의 MIC에 완전히 면역되지 않습니다.
듀플렉스 스테인리스강(DSS)은 우수한 기계적 특성과 내식성의 이상적인 조합1,2으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 그러나 여전히 국부적인 피팅이 발생하며 이는 이 강철의 무결성에 영향을 미칩니다3,4.DSS는 미생물 부식(MIC)5,6에 내성이 없습니다. DSS의 광범위한 적용에도 불구하고 DSS의 내식성이 장기간 사용하기에 충분하지 않은 환경이 여전히 존재합니다. 이는 더 높은 내식성을 가진 더 비싼 재료가 필요함을 의미합니다. 스테인리스강(SDSS)은 내식성 측면에서 일부 제한이 있습니다. 따라서 일부 응용 분야에서는 내식성이 더 높은 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강(HDSS)이 필요합니다. 이로 인해 고합금 HDSS가 개발되었습니다.
DSS의 내식성은 알파상과 감마상의 비율과 두 번째 상에 인접한 Cr, Mo 및 W 고갈 영역(8, 9, 10)에 따라 달라집니다.HDSS는 Cr, Mo 및 N11 함량이 높기 때문에 내식성이 우수하고 높은 값(45-50) PREN(Pitting Resistance Equivalent Number), wt.% Cr + 3.3(wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12로 결정됩니다. 의 뛰어난 내부식성은 약 50%의 페라이트(α) 및 50%의 오스테나이트(γ) 상을 포함하는 균형 잡힌 구성에 의존하며, HDSS는 기존 DSS13보다 우수한 기계적 특성과 높은 저항성을 가집니다.염화물 부식 특성. 향상된 내식성은 해양 환경과 같이 더 부식성 염화물 환경에서 HDSS의 사용을 확장합니다.
MIC는 석유, 가스 및 수도 시설과 같은 많은 산업에서 주요 문제입니다. MIC는 모든 부식 손상의 20%를 차지합니다. MIC는 많은 환경에서 관찰할 수 있는 생체전기화학적 부식입니다. 금속 표면에 형성되는 생물막은 전기화학적 조건을 변경하여 부식 과정에 영향을 줍니다. MIC 부식은 생물막에 의해 발생한다고 널리 알려져 있습니다. 전기 미생물은 생존을 위한 지속 에너지를 얻기 위해 금속을 부식시킵니다. )는 전자유도 미생물에 의해 유도된 MIC의 속도 제한 인자이다.Zhang et al.18은 전자 매개체가 Desulfovibrio sessificans 세포와 304 스테인레스 스틸 사이의 전자 전달을 가속화하여 더 심각한 MIC 공격을 유발함을 입증했습니다.Enning et al.19 및 Venzlaff et al.20은 부식성 황산염 환원 박테리아(SRB) 생물막이 금속 기판에서 전자를 직접 흡수하여 심각한 구멍 부식을 일으킬 수 있음을 보여주었습니다.
DSS는 SRB, IRB(iron-reducing bacteria) 등이 포함된 환경에서 MIC에 민감한 것으로 알려져 있습니다. 21. 이러한 박테리아는 생물막 아래의 DSS 표면에 국부적인 구멍을 유발합니다22,23. DSS와 달리 HDSS24의 MIC는 잘 알려져 있지 않습니다.
Pseudomonas aeruginosa는 ​​자연계에 널리 분포하는 그람 음성 운동성 막대 모양의 박테리아입니다25. Pseudomonas aeruginosa는 ​​또한 해양 환경의 주요 미생물 그룹으로 MIC를 강철로 만듭니다.28 및 Yuan et al.29는 Pseudomonas aeruginosa가 수성 환경에서 연강 및 합금의 부식 속도를 증가시키는 경향이 있음을 입증했습니다.
본 연구의 주요 목적은 해양 호기성 세균인 Pseudomonas aeruginosa에 의해 유발된 2707 HDSS의 MIC 특성을 전기화학적 방법, 표면 분석 기법 및 부식 생성물 분석을 사용하여 조사하는 것이었습니다. 부식된 표면의 화학 원소를 찾기 위해 트로미터(EDS) 분석을 수행하였다. 또한 녹농균이 포함된 해양 환경의 영향 하에서 산화막 부동태화의 안정성을 결정하기 위해 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 분석을 사용하였다. 피트 깊이는 공초점 레이저 스캐닝 현미경(CLSM)으로 측정하였다.
표 1은 2707 HDSS의 화학 조성을 나열한 것입니다. 표 2는 2707 HDSS가 650 MPa의 항복 강도로 우수한 기계적 특성을 가지고 있음을 보여줍니다. 그림 1은 용체화 열처리된 2707 HDSS의 광학 미세 구조를 보여줍니다. 약 50%의 오스테나이트 및 50%의 페라이트 상을 포함하는 미세 구조에서 2차 상이 없는 오스테나이트 및 페라이트 상의 연장된 밴드를 볼 수 있습니다.
그림 2a는 37°C에서 14일 동안 비생물적 2216E 배지와 P. aeruginosa 배지에서 2707 HDSS에 대한 개방 회로 전위(Eocp) 대 노출 시간 데이터를 보여줍니다. Eocp의 가장 크고 중요한 변화가 처음 24시간 내에 발생함을 보여줍니다. 두 경우 모두 Eocp 값은 약 16시간에 -145mV(vs. SCE)에서 정점을 찍은 다음 급격히 떨어져 -477mV에 도달했습니다. (vs. SCE) 및 -236 mV(vs. SCE) 비생물적 샘플 및 P 각각 ).Pseudomonas aeruginosa 쿠폰 각각. 24시간 후, P. aeruginosa에 대한 2707 HDSS의 Eocp 값은 -228 mV(vs. SCE)에서 상대적으로 안정한 반면, 비생물학적 샘플에 대한 상응하는 값은 약 -442 mV(vs. SCE)였습니다. P. aeruginosa 존재 하의 Eocp는 다소 낮았습니다.
37°C에서 무생물 배지와 Pseudomonas aeruginosa 배지에서 2707 HDSS 표본의 전기화학적 테스트:
(a) 노출 시간의 함수로서의 Eocp, (b) 14일째의 편광 곡선, (c) 노출 시간의 함수로서의 Rp 및 (d) 노출 시간의 함수로서의 icorr.
표 3은 14일 동안 비생물적 배지와 Pseudomonas aeruginosa 접종 배지에 노출된 2707 HDSS 샘플의 전기화학적 부식 매개변수 값을 나열합니다. 양극 및 음극 곡선의 접선은 표준 방법에 따라 부식 전류 밀도(icorr), 부식 전위(Ecorr) 및 Tafel 기울기(βα 및 βc)를 산출하는 교차점에 도달하도록 외삽되었습니다.
그림 2b에서 볼 수 있듯이 P. aeruginosa 곡선의 상향 이동은 비생물적 곡선에 비해 Ecorr의 증가를 가져왔습니다. 부식 속도에 비례하는 icorr 값은 Pseudomonas aeruginosa 시료에서 0.328 μA cm-2로 증가하여 비생물학적 시료(0.087 μA cm-2)의 4배가 되었습니다.
LPR은 빠른 부식 분석을 위한 고전적인 비파괴 전기화학적 방법입니다. 또한 MIC32를 연구하는 데 사용되었습니다. 그림 2c는 노출 시간의 함수로서 분극 저항(Rp)을 보여줍니다. Rp 값이 높을수록 부식이 적다는 것을 의미합니다. 처음 24시간 이내에 2707 HDSS의 Rp는 비생물적 샘플의 경우 최대값 1955kΩ cm2에 도달했고 Pseudomonas aeruginosa 샘플의 경우 1429 kΩ cm2에 도달했습니다. 그림 2c도 Rp 값은 하루 후 급격하게 감소한 후 이후 13일 동안 상대적으로 변화가 없음을 보여줍니다.
icorr 값은 균일한 부식 속도에 비례합니다. 이 값은 다음 Stern-Geary 방정식에서 계산할 수 있습니다.
Zou et al.그림 2d는 비생물학적 2707 샘플의 icorr이 상대적으로 안정적으로 유지된 반면 P. aeruginosa 샘플은 처음 24시간 후에 크게 변동했음을 보여줍니다. P. aeruginosa 샘플의 icorr 값은 비생물학적 대조군보다 10배 더 높았습니다. 이러한 경향은 분극 저항 결과와 일치합니다.
EIS는 부식 된 인터페이스에서 전기 화학적 반응을 특성화하는 데 사용되는 또 다른 비파괴 기술이며, 비 생물 미디어 및 유사 모나스 에어 루기 노사 솔루션에 노출 된 표본의 임피 스펙트럼 및 계산 된 표본 값, 수동 필름/생물 내성의 RB 저항성, RCT 전환 저항 (cdl 전기 이중 분류) (CPE) 파라미터.이 파라미터는 동등한 회로 (EEC) 모델을 사용하여 데이터를 피팅하여 추가로 분석되었습니다.
그림 3은 다양한 배양 시간에 대한 비생물적 배지와 P. aeruginosa 배지에서 2707 HDSS 샘플의 일반적인 Nyquist 플롯(a 및 b)과 Bode 플롯(a' 및 b')을 보여줍니다. Pseudomonas aeruginosa가 있는 경우 Nyquist 링의 직경이 감소합니다. Bode 플롯(그림 3b')은 총 임피던스의 크기가 증가함을 보여줍니다. 완화 시간 상수에 대한 정보는 최대 위상으로 제공될 수 있습니다. 그림 4는 단층(a) 및 이중층(b) 기반 물리적 구조와 해당 EEC를 보여줍니다. CPE는 EEC 모델에 도입되었습니다. 어드미턴스와 임피던스는 다음과 같이 표현됩니다.
2707 HDSS 표본의 임피던스 스펙트럼을 맞추기 위한 두 가지 물리적 모델 및 해당 등가 회로:
여기서 Y0은 CPE의 크기, j는 허수 또는 (-1)1/2, ω는 각 주파수, n은 1보다 작은 CPE 전력 지수입니다. 전하 이동 저항의 역수(예: 1/Rct)는 부식 속도에 해당합니다. Rct가 작을수록 부식 속도가 빠름을 의미합니다. 14일 배양 후 Pseudomonas aeruginosa 샘플의 Rct는 비 생물학적 샘플의 489 kΩ cm2(표 4).
그림 5의 CLSM 이미지와 SEM 이미지는 7일 후 2707 HDSS 시료 표면의 생물막 피복률이 빽빽함을 명확하게 보여줍니다. 14일 후 μm. 평균 생물막 두께도 이러한 추세를 확인했습니다. 7일 후 22.2 ± 0.7 μm에서 14일 후 17.8 ± 1.0 μm로 감소했습니다.
(a) 7일 후 3-D CLSM 이미지, (b) 14일 후 3-D CLSM 이미지, (c) 7일 후 SEM 이미지 및 (d) 14일 후 SEM 이미지.
EDS는 14일 동안 P. aeruginosa에 노출된 샘플에서 생물막 및 부식 생성물의 화학 원소를 밝혔습니다. 그림 6은 생물막 및 부식 생성물의 C, N, O 및 P 함량이 베어 메탈의 함량보다 훨씬 높다는 것을 보여줍니다. 이러한 원소는 생물막 및 그 대사산물과 연관되기 때문입니다. 미생물은 미량의 크롬과 철만 필요합니다. 부식.
14일 후, 2216E 배지에서 P. aeruginosa 유무에 따른 함몰이 관찰되었습니다. 배양 전 시편 표면은 매끄럽고 결함이 없었습니다(그림 7a). 배양 및 생물막 및 부식 생성물의 제거 후 시편 표면의 가장 깊은 함몰은 그림 7b 및 c와 같이 CLSM에서 검사되었습니다. m).Pseudomonas aeruginosa로 인한 최대 함몰 깊이는 3개 샘플의 평균 최대 함몰 깊이를 기준으로 7일 후 0.52 μm, 14일 후 0.69 μm였으며(각 시료에 대해 10개의 최대 함몰 깊이 값을 선택함) 각각 0.42 ± 0.12 μm 및 0.52 ± 0.15 μm에 도달했습니다(표 5). 이러한 함몰 깊이 값은 작지만 중요합니다.
(a) 노출 전, (b) 무생물 배지에서 14일 및 (c) 녹농균 배지에서 14일.
그림 8은 서로 다른 샘플 표면의 XPS 스펙트럼을 보여주며, 각 표면에 대해 분석된 화학 조성은 표 6에 요약되어 있습니다. 표 6에서 P. aeruginosa(샘플 A 및 B)의 존재 하에 Fe 및 Cr의 원자 백분율은 비생물학적 대조군 샘플(샘플 C 및 D)보다 훨씬 낮았습니다. P. aeruginosa 샘플의 경우, Cr 2p 코어 수준 스펙트럼 곡선을 결합 에너지(BE) 값이 574.4, 576.6, 578.3 및 586.8 eV, 이는 각각 Cr, Cr2O3, CrO3 및 Cr(OH)3에 기인할 수 있습니다(그림 9a 및 b). 비생물학적 시편의 경우 Cr 2p 코어 레벨 스펙트럼은 그림 9c에서 Cr(BE의 경우 573.80 eV) 및 Cr2O3(BE의 경우 575.90 eV)에 대한 두 개의 주요 피크를 포함합니다. 및 d, 각각. 비생물적 샘플과 P. aeruginosa 샘플 사이의 가장 눈에 띄는 차이점은 Cr6+의 존재와 생물막 아래에 Cr(OH)3(586.8 eV의 BE)의 상대적 비율이 더 높다는 것입니다.
두 매체에서 2707 HDSS 시편 표면의 넓은 XPS 스펙트럼은 각각 7일과 14일입니다.
(a) P. aeruginosa에 대한 7일 노출, (b) P. aeruginosa에 대한 14일 노출, (c) 비생물 배지에서 7일 및 (d) 비생물 배지에서 14일.
HDSS는 대부분의 환경에서 높은 수준의 내식성을 나타냅니다. Kim et al.2는 UNS S32707 HDSS를 PREN이 45 이상인 고합금 DSS로 정의했다고 보고하였다. 본 작업에서 2707 HDSS 시편의 PREN 값은 49였다. 이는 산성 및 고염소 환경에서 유익한 높은 크롬 함량과 높은 몰리브덴 및 Ni 수준 때문이다. 이 작업의 실험 데이터는 2707 HDSS가 P. aeruginosa 생물막의 MIC에 대해 완전히 면역이 되지 않는다는 것을 시사합니다.
전기화학적 결과는 P. aeruginosa broth에서 2707 HDSS의 부식률이 비생물학적 배지와 비교하여 14일 후에 크게 증가했음을 보여주었다. 그림 2a에서, 처음 24시간 동안 무생물학적 배지와 P. aeruginosa broth 모두에서 Eocp의 감소가 관찰되었다. 그 후, 생물막이 시편 표면을 완전히 덮고 Eocp는 상대적으로 안정된다36. 그러나 생물학적 Eocp 수준은 non-bi보다 훨씬 높았다. 이 차이가 P. aeruginosa 생물막 형성 때문이라고 믿을 만한 이유가 있습니다. 그림 2d에서 P. aeruginosa가 있는 경우 2707 HDSS의 icorr 값은 0.627 μA cm-2에 도달했으며, 이는 비생물적 대조군(0.063 μA cm-2)보다 한 자릿수 더 높았으며, 이는 EIS로 측정한 Rct 값과 일치했습니다. 처음 며칠 동안 임피던스 값은 P. aeruginosa broth에서는 P. aeruginosa 세포의 부착과 생물막 형성으로 인해 증가하였다. 그러나 생물막이 시편의 표면을 완전히 덮을 때 임피던스는 감소한다. 생물막과 생물막 대사산물의 형성으로 보호층이 먼저 공격을 받는다. 또한, 비생물적 시료의 경우 2707 HDSS의 Rct 값은 14일째에 489 kΩ cm2에 도달하여 P. aeruginosa 존재 시 Rct 값(32 kΩ cm2)의 15배에 달했습니다. 따라서 2707 HDSS는 무균 환경에서 내식성이 우수하지만 P. aeruginosa 생물막에 의한 MIC 공격에 대한 내성은 없습니다.
이러한 결과는 그림 2b의 분극 곡선에서도 관찰할 수 있습니다. 양극 분지는 Pseudomonas aeruginosa 생물막 형성 및 금속 산화 반응에 기인합니다. 동시에 음극 반응은 산소의 감소입니다. P. aeruginosa의 존재는 부식 전류 밀도를 크게 증가시켰으며, 비생물적 제어보다 약 10배 더 높습니다. 이는 P. aeruginosa 생물막이 2707 HDSS의 국부 부식을 증가시킨다는 것을 나타냅니다. Yuan et al2 9는 70/30 Cu-Ni 합금의 부식 전류 밀도가 P. aeruginosa 생물막의 공격 하에서 증가했음을 발견했습니다. 이것은 Pseudomonas aeruginosa 생물막에 의한 산소 환원의 생체 촉매 작용 때문일 수 있습니다. 이 관찰은 또한 이 작업에서 2707 HDSS의 MIC를 설명할 수 있습니다.
Dickinsonet al.38은 화학 및 전기화학적 반응의 속도가 시편 표면의 고착성 박테리아의 대사 활동과 부식 생성물의 특성에 의해 직접적으로 영향을 받을 수 있다고 제안했습니다. 그림 5와 표 5에서 볼 수 있듯이 세포 수와 생물막 두께는 14일 후에 모두 감소했습니다. 2707 HDSS 매트릭스의 이온. 이는 배치 실험의 한계입니다.
이 작업에서 P. aeruginosa 생물막은 2707 HDSS 표면의 생물막 아래에 있는 Cr 및 Fe의 국부적인 고갈을 촉진했습니다(그림 6). 표 6에서 샘플 C와 비교하여 샘플 D에서 Fe 및 Cr의 감소는 P. aeruginosa 생물막에 의해 야기된 용해된 Fe 및 Cr이 처음 7일 이상 지속되었음을 나타냅니다. 2216E 배지는 해양 환경을 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 17700ppm Cl-의 존재는 XPS로 분석한 7일 및 14일 비생물 시료에서 Cr 감소의 주요 원인이었습니다. P. aeruginosa 시료와 비교할 때 무생물 시료에서 Cr의 용해는 무생물 환경에서 2707 HDSS의 강한 Cl- 저항성으로 인해 훨씬 ​​적었습니다. 그림 9는 부동태 피막에 Cr6+의 존재를 보여줍니다. Chen과 Clayton이 제안한 P. aeruginosa 생물막.
박테리아 성장으로 인해 배양 전과 후 배지의 pH 값은 각각 7.4와 8.2였습니다. 따라서 P. aeruginosa biofilm 아래에서는 벌크 배지에서 상대적으로 높은 pH로 인해 유기산 부식이 이 작업에 기여 요인이 될 가능성이 낮습니다. 큐베이션은 P. aeruginosa의 대사 활동으로 인한 것이며 테스트 스트립이 없을 때 pH에 동일한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌습니다.
그림 7에서 볼 수 있듯이 P. aeruginosa 생물막에 의한 최대 피트 깊이는 0.69μm로 비생물적 배지(0.02μm)보다 훨씬 컸습니다. 이는 위에서 설명한 전기화학 데이터와 일치합니다. 0.69μm 피트 깊이는 동일한 조건에서 2205 DSS에 대해 보고된 9.5μm 값보다 10배 이상 작습니다. 이 데이터는 2707 HDSS가 2205 DSS. 이것은 놀라운 일이 아닙니다. 2707 HDSS는 유해한 2차 침전물이 없는 균형 잡힌 위상 구조로 인해 더 오래 지속되는 부동태화를 제공하는 크롬 함량이 더 높기 때문에 P. aeruginosa가 부동태화 및 시작점 일식을 더 어렵게 만듭니다.
결론적으로 MIC pitting은 P. aeruginosa 배지에서 2707 HDSS의 표면에서 발견되었으며 비생물학적 매체에서는 무시할 수 있는 pitting과 비교됩니다. 이 작업은 2707 HDSS가 2205 DSS보다 MIC 내성이 우수하지만 P. aeruginosa 생물막으로 인해 MIC에 완전히 면역되지는 않음을 보여줍니다. 이러한 결과는 해양 환경에 적합한 스테인리스강의 선택 및 예상 사용 수명에 도움이 됩니다.
2707 HDSS에 대한 쿠폰은 중국 Shenyang에 있는 Northeastern University(NEU) 야금 학교에서 제공합니다. 2707 HDSS의 원소 조성은 NEU 재료 분석 및 테스트 부서에서 분석한 표 1에 나와 있습니다. 모든 샘플은 1180°C에서 1시간 동안 용액 처리되었습니다. 부식 테스트 전에 상단 노출 표면적이 1cm2인 동전 모양의 2707 HDSS를 200으로 연마했습니다. 탄화규소 종이로 0 그릿을 만들고 0.05μm Al2O3 분말 현탁액으로 추가로 연마합니다. 측면과 바닥은 불활성 페인트로 보호됩니다. 건조 후 표본을 멸균 탈이온수로 헹구고 0.5시간 동안 75%(v/v) 에탄올로 멸균했습니다. 그런 다음 사용하기 전에 자외선(UV) 아래에서 0.5시간 동안 공기 건조했습니다.
Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 균주는 중국 Xiamen Marine Culture Collection Center(MCCC)에서 구입했습니다. Pseudomonas aeruginosa는 ​​Marine 2216E 액체 배지(Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China)를 사용하여 250ml 플라스크 및 500ml 전기화학 유리 세포에서 37°C에서 호기성으로 성장했습니다. 배지(g/L): 1 9.45 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 NH3, 0016 NH3, 00 16 NaH2PO4, 5.0 펩톤, 1.0 효모 추출물 및 0.1 구연산철. 접종 전 20분 동안 121°C에서 오토클레이브. 400X 배율의 광학 현미경 하에서 혈구계산기를 사용하여 고착성 및 플랑크톤 세포를 계수합니다. 접종 직후 플랑크톤 녹농균의 초기 세포 농도는 약 106 세포/ml였습니다.
전기화학적 테스트는 500ml의 중간 부피를 가진 고전적인 3전극 유리 셀에서 수행되었습니다. 백금 시트와 포화 칼로멜 전극(SCE)은 각각 상대 전극과 기준 전극으로 사용되는 염다리로 채워진 Luggin 모세관을 통해 반응기에 연결되었습니다. 작업 전극을 만들기 위해 고무 코팅된 구리 와이어를 각 시편에 부착하고 에폭시로 덮어 작업 전극을 위한 노출된 단면 표면적을 약 1cm2 남겨 두었습니다. Autolab potentiostat(Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA)를 사용하여 OCP, LPR, EIS 및 잠재적 동적 분극 데이터를 측정했습니다. LPR 테스트는 Eocp를 사용하여 -5 및 5mV 범위에 걸쳐 0.125mV s-1의 스캔 속도로 기록되었고 샘플링 주파수는 1Hz입니다.EIS는 s로 수행되었습니다. 정상 상태 Eocp에서 5mV 인가 전압을 사용하여 주파수 범위 0.01~10,000Hz의 파동. 포텐셜 스윕 전에 전극은 안정적인 자유 부식 전위 값에 도달할 때까지 개방 회로 모드에 있었습니다. 그런 다음 분극 곡선을 0.166mV/s의 스캔 속도에서 Eocp에 대해 -0.2~1.5V에서 실행했습니다. 각 테스트는 P. aeruginosa 유무에 관계없이 3회 반복되었습니다.
금속학적 분석을 위한 시편은 2000 grit 습식 SiC 페이퍼로 기계적으로 연마한 다음 광학적 관찰을 위해 0.05 μm Al2O3 분말 현탁액으로 추가로 연마했습니다. 광학 현미경을 사용하여 금속학적 분석을 수행했습니다. 시편은 10 wt.% 수산화칼륨 용액(43)으로 에칭되었습니다.
배양 후 샘플을 인산염 완충 식염수(PBS) 용액(pH 7.4 ± 0.2)으로 3회 세척한 다음 2.5%(v/v) 글루타르알데히드로 10시간 동안 고정하여 생물막을 고정했습니다. 마지막으로 시료의 표면을 금막으로 스퍼터링하여 SEM 관찰을 위한 전도도를 제공합니다. SEM 이미지는 각 시료의 표면에서 가장 고착성 P. aeruginosa 세포가 있는 지점에 초점을 맞췄습니다. EDS 분석을 수행하여 화학 원소를 찾습니다. Zeiss Confocal Laser Scanning Microscope(CLSM)(LSM 710, Zeiss, Germany)를 사용하여 피트 깊이를 측정했습니다. 바이오필름 아래의 부식 피트를 관찰하기 위해 테스트 조각을 먼저 세척했습니다 중국 국가 표준(CNS) GB/T4334.4-2000에 따라 시험편 표면의 부식 생성물 및 생물막을 제거합니다.
X선 광전자 분광법(XPS, ESCALAB250 표면 분석 시스템, Thermo VG, USA) 분석은 표준 조건 -1350 eV에서 넓은 결합 에너지 범위 0에 걸쳐 단색 X선 소스(1500 eV 에너지 및 150 W 전력에서 알루미늄 Kα 라인)를 사용하여 수행되었습니다. 고해상도 스펙트럼은 50 eV 통과 에너지 및 0.2 eV 단계 크기를 사용하여 기록되었습니다.
배양된 표본을 제거하고 15초 동안 PBS(pH 7.4 ± 0.2)로 부드럽게 헹구었습니다. 샘플에서 생물막의 박테리아 생존력을 관찰하기 위해 생물막을 LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit(Invitrogen, Eugene, OR, USA)를 사용하여 염색했습니다. 키트에는 녹색 형광 SYTO-9 염료와 적색 형광 프로피듐 요오드화물(PI) 염료의 두 가지 형광 염료가 있습니다. CL에서 SM, 형광 녹색 및 빨간색 점은 각각 살아 있는 세포와 죽은 세포를 나타냅니다. 염색을 위해 3 μl SYTO-9와 3 μl PI 용액을 포함하는 1 ml 혼합물을 어두운 곳에서 실온(23 oC)에서 20분 동안 배양했습니다. 그 후 염색된 샘플을 Nikon CLSM 기계(C2 Plus, Nikon, Japan)를 사용하여 두 파장(살아 있는 세포의 경우 488 nm, 죽은 세포의 경우 559 nm)에서 관찰했습니다. 바이오필름 두께는 3-D 스캐닝으로 측정했습니다. 모드.
이 기사를 인용하는 방법: Li, H. et al. 해양 Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep에 의한 2707 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강의 미생물 부식.20190년 6월 6일;도이: 10.1038/srep20190(2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. thiosulfate.coros.science.80, 205–212(2014)가 있는 염화물 용액에서 LDX 2101 듀플렉스 스테인리스강의 응력 부식 균열.
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Super duplex stainless steel welds.coros.science.53, 1939–1947 (2011)의 피팅 부식 저항에 대한 차폐 가스의 용체화 열처리 및 질소 효과.
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 316L 스테인리스 강에서 미생물 및 전기화학적으로 유도된 공식 부식에 대한 비교 화학 연구.coros.science.45, 2577–2595(2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 염화물의 존재 하에 다양한 pH의 알칼리성 용액에서 2205 듀플렉스 스테인리스강의 전기화학적 거동. Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 부식에 대한 해양 생물막의 영향: 간결한 검토.Electrochim.Journal.54, 2-7(2008).