Terima kasih kerana melawat Nature.com.Versi penyemak imbas yang anda gunakan mempunyai sokongan CSS yang terhad.Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer).Sementara itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami akan menjadikan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Hakisan mikrob (MIC) adalah masalah serius dalam banyak industri, kerana ia boleh menyebabkan kerugian ekonomi yang besar.Keluli tahan karat super dupleks 2707 (2707 HDSS) digunakan dalam persekitaran marin kerana rintangan kimia yang sangat baik.Walau bagaimanapun, rintangannya terhadap MIC belum ditunjukkan secara eksperimen.Kajian ini mengkaji tingkah laku MIC 2707 HDSS yang disebabkan oleh bakteria aerobik marin Pseudomonas aeruginosa.Analisis elektrokimia menunjukkan bahawa dengan kehadiran biofilm Pseudomonas aeruginosa dalam medium 2216E, perubahan positif dalam potensi kakisan dan peningkatan ketumpatan arus kakisan berlaku.Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) menunjukkan penurunan kandungan Cr pada permukaan sampel di bawah biofilm.Analisis visual lubang menunjukkan bahawa biofilm P. aeruginosa menghasilkan kedalaman lubang maksimum 0.69 µm selama 14 hari pengeraman.Walaupun ini kecil, ia menunjukkan bahawa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal kepada MIC biofilm P. aeruginosa.
Keluli tahan karat dupleks (DSS) digunakan secara meluas dalam pelbagai industri kerana gabungan sempurna sifat mekanikal yang sangat baik dan rintangan kakisan1,2.Walau bagaimanapun, pitting setempat masih berlaku dan menjejaskan integriti keluli ini3,4.DSS tidak tahan terhadap kakisan mikrob (MIC)5,6.Walaupun pelbagai aplikasi untuk DSS, masih terdapat persekitaran di mana rintangan kakisan DSS tidak mencukupi untuk kegunaan jangka panjang.Ini bermakna bahan yang lebih mahal dengan rintangan kakisan yang lebih tinggi diperlukan.Jeon et al7 mendapati walaupun keluli tahan karat super dupleks (SDSS) mempunyai beberapa batasan dari segi rintangan kakisan.Oleh itu, dalam beberapa kes, keluli tahan karat super dupleks (HDSS) dengan rintangan kakisan yang lebih tinggi diperlukan.Ini membawa kepada pembangunan HDSS beraloi tinggi.
Rintangan kakisan DSS bergantung pada nisbah fasa alfa dan gamma dan habis di kawasan Cr, Mo dan W 8, 9, 10 bersebelahan dengan fasa kedua.HDSS mengandungi kandungan Cr, Mo dan N11 yang tinggi, oleh itu ia mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dan nilai tinggi (45-50) daripada nombor rintangan pitting setara (PREN) yang ditentukan oleh wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt.N12.Rintangan kakisan yang sangat baik bergantung kepada komposisi seimbang yang mengandungi kira-kira 50% fasa ferit (α) dan 50% austenit (γ).HDSS mempunyai sifat mekanikal yang lebih baik dan rintangan yang lebih tinggi terhadap kakisan klorida.Rintangan kakisan yang dipertingkatkan memanjangkan penggunaan HDSS dalam persekitaran klorida yang lebih agresif seperti persekitaran marin.
MIC merupakan masalah utama dalam banyak industri seperti industri minyak dan gas dan air14.MIC menyumbang 20% ​​daripada semua kerosakan kakisan15.MIC ialah kakisan bioelektrokimia yang boleh diperhatikan dalam banyak persekitaran.Biofilem yang terbentuk pada permukaan logam mengubah keadaan elektrokimia, dengan itu menjejaskan proses kakisan.Secara meluas dipercayai bahawa kakisan MIC disebabkan oleh biofilm.Mikroorganisma elektrogenik memakan logam untuk mendapatkan tenaga yang mereka perlukan untuk terus hidup17.Kajian MIC terkini telah menunjukkan bahawa EET (pemindahan elektron ekstraselular) ialah faktor pengehad kadar dalam MIC yang disebabkan oleh mikroorganisma elektrogenik.Zhang et al.18 menunjukkan bahawa perantara elektron mempercepatkan pemindahan elektron antara sel Desulfovibrio sessificans dan keluli tahan karat 304, mengakibatkan serangan MIC yang lebih teruk.Anning et al.19 dan Wenzlaff et al.20 telah menunjukkan bahawa biofilm bakteria penurun sulfat menghakis (SRB) boleh menyerap elektron secara langsung daripada substrat logam, mengakibatkan pitting yang teruk.
DSS diketahui mudah terdedah kepada MIC dalam media yang mengandungi SRB, bakteria pengurangan besi (IRB), dsb. 21 .Bakteria ini menyebabkan pitting setempat pada permukaan DSS di bawah biofilm22,23.Tidak seperti DSS, MIC HDSS24 tidak terkenal.
Pseudomonas aeruginosa ialah bakteria Gram-negatif, motil, berbentuk batang yang diedarkan secara meluas dalam alam semula jadi25.Pseudomonas aeruginosa juga merupakan kumpulan mikrob utama dalam persekitaran marin, menyebabkan kepekatan MIC meningkat.Pseudomonas terlibat secara aktif dalam proses kakisan dan diiktiraf sebagai penjajah perintis semasa pembentukan biofilm.Mahat et al.28 dan Yuan et al.29 menunjukkan bahawa Pseudomonas aeruginosa cenderung untuk meningkatkan kadar kakisan keluli lembut dan aloi dalam persekitaran akuatik.
Objektif utama kerja ini adalah untuk menyiasat sifat MIC 2707 HDSS yang disebabkan oleh bakteria aerobik marin Pseudomonas aeruginosa menggunakan kaedah elektrokimia, kaedah analisis permukaan dan analisis produk kakisan.Kajian elektrokimia, termasuk potensi litar terbuka (OCP), rintangan polarisasi linear (LPR), spektroskopi impedans elektrokimia (EIS), dan potensi polarisasi dinamik, telah dilakukan untuk mengkaji kelakuan MIC 2707 HDSS.Analisis spektrometri penyebaran tenaga (EDS) telah dijalankan untuk mengesan unsur kimia pada permukaan yang berkarat.Selain itu, spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) digunakan untuk menentukan kestabilan pempasifan filem oksida di bawah pengaruh persekitaran marin yang mengandungi Pseudomonas aeruginosa.Kedalaman lubang diukur di bawah mikroskop pengimbasan laser confocal (CLSM).
Jadual 1 menunjukkan komposisi kimia 2707 HDSS.Jadual 2 menunjukkan bahawa 2707 HDSS mempunyai sifat mekanikal yang sangat baik dengan kekuatan hasil 650 MPa.Pada rajah.1 menunjukkan struktur mikro optik larutan yang dirawat haba 2707 HDSS.Dalam struktur mikro yang mengandungi kira-kira 50% austenit dan 50% fasa ferit, jalur memanjang fasa austenit dan ferit tanpa fasa sekunder kelihatan.
Pada rajah.2a menunjukkan potensi litar terbuka (Eocp) berbanding masa pendedahan untuk 2707 HDSS dalam medium abiotik 2216E dan sup P. aeruginosa selama 14 hari pada 37°C.Ia menunjukkan bahawa perubahan terbesar dan paling ketara dalam Eocp berlaku dalam tempoh 24 jam pertama.Nilai Eocp dalam kedua-dua kes memuncak pada -145 mV (berbanding SCE) sekitar 16 jam dan kemudian menurun secara mendadak, mencapai -477 mV (berbanding SCE) dan -236 mV (berbanding SCE) untuk sampel abiotik.dan kupon P Pseudomonas aeruginosa, masing-masing).Selepas 24 jam, nilai Eocp 2707 HDSS untuk P. aeruginosa secara relatifnya stabil pada -228 mV (berbanding SCE), manakala nilai yang sepadan untuk sampel bukan biologi adalah lebih kurang -442 mV (berbanding dengan SCE).Eocp dengan kehadiran P. aeruginosa agak rendah.
Kajian elektrokimia terhadap 2707 sampel HDSS dalam medium abiotik dan sup Pseudomonas aeruginosa pada 37 °C:
(a) Eocp sebagai fungsi masa pendedahan, (b) keluk polarisasi pada hari ke-14, (c) Rp sebagai fungsi masa pendedahan, dan (d) icorr sebagai fungsi masa pendedahan.
Jadual 3 menunjukkan parameter kakisan elektrokimia bagi 2707 sampel HDSS yang terdedah kepada media inokulasi abiotik dan Pseudomonas aeruginosa dalam tempoh 14 hari.Tangen bagi lengkung anod dan katod diekstrapolasi untuk mendapatkan persilangan yang memberikan ketumpatan arus kakisan (icorr), potensi kakisan (Ecorr) dan cerun Tafel (βα dan βc) mengikut kaedah piawai30,31.
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.2b, anjakan ke atas dalam keluk P. aeruginosa menghasilkan peningkatan dalam Ecorr berbanding dengan keluk abiotik.Nilai icorr, yang berkadar dengan kadar kakisan, meningkat kepada 0.328 µA cm-2 dalam sampel Pseudomonas aeruginosa, iaitu empat kali lebih besar daripada sampel bukan biologi (0.087 µA cm-2).
LPR ialah kaedah elektrokimia bukan musnah klasik untuk analisis kakisan pantas.Ia juga telah digunakan untuk mengkaji MIC32.Pada rajah.2c menunjukkan rintangan polarisasi (Rp) sebagai fungsi masa pendedahan.Nilai Rp yang lebih tinggi bermakna kurang kakisan.Dalam 24 jam pertama, Rp 2707 HDSS memuncak pada 1955 kΩ cm2 untuk spesimen abiotik dan 1429 kΩ cm2 untuk spesimen Pseudomonas aeruginosa.Rajah 2c juga menunjukkan bahawa nilai Rp menurun dengan cepat selepas satu hari dan kemudian kekal secara relatif tidak berubah dalam tempoh 13 hari berikutnya.Nilai Rp sampel Pseudomonas aeruginosa adalah kira-kira 40 kΩ cm2, yang jauh lebih rendah daripada nilai 450 kΩ cm2 sampel bukan biologi.
Nilai icorr adalah berkadar dengan kadar kakisan seragam.Nilainya boleh dikira daripada persamaan Stern-Giri berikut:
Menurut Zoe et al.33, nilai tipikal cerun Tafel B dalam kerja ini diambil sebagai 26 mV/dis.Rajah 2d menunjukkan bahawa icorr bagi sampel bukan biologi 2707 kekal secara relatif stabil, manakala sampel P. aeruginosa turun naik dengan ketara selepas 24 jam pertama.Nilai icorr sampel P. aeruginosa adalah susunan magnitud yang lebih tinggi daripada kawalan bukan biologi.Trend ini konsisten dengan keputusan rintangan polarisasi.
EIS ialah satu lagi kaedah bukan musnah yang digunakan untuk mencirikan tindak balas elektrokimia pada permukaan berkarat.Spektrum impedans dan nilai kemuatan dikira sampel yang terdedah kepada persekitaran abiotik dan larutan Pseudomonas aeruginosa, rintangan filem/biofilem pasif Rb terbentuk pada permukaan sampel, rintangan pemindahan cas Rct, kemuatan dua lapisan elektrik Cdl (EDL) dan parameter elemen Fasa QCPE malar (CPE).Parameter ini selanjutnya dianalisis dengan memasang data menggunakan model litar setara (EEC).
Pada rajah.3 menunjukkan plot Nyquist tipikal (a dan b) dan plot Bode (a' dan b') untuk 2707 sampel HDSS dalam media abiotik dan sup P. aeruginosa untuk masa pengeraman yang berbeza.Diameter cincin Nyquist berkurangan dengan kehadiran Pseudomonas aeruginosa.Plot Bode (Rajah 3b') menunjukkan peningkatan dalam jumlah impedans.Maklumat tentang pemalar masa kelonggaran boleh diperolehi daripada fasa maksimum.Pada rajah.4 menunjukkan struktur fizikal berdasarkan lapisan tunggal (a) dan dwilapisan (b) dan EEC yang sepadan.CPE diperkenalkan ke dalam model EEC.Kemasukan dan impedansnya dinyatakan seperti berikut:
Dua model fizikal dan litar setara yang sepadan untuk memasang spektrum impedans sampel 2707 HDSS:
dengan Y0 ialah nilai KPI, j ialah nombor khayalan atau (-1)1/2, ω ialah frekuensi sudut, n ialah indeks kuasa KPI kurang daripada satu35.Penyongsangan rintangan pemindahan cas (iaitu 1/Rct) sepadan dengan kadar kakisan.Semakin kecil Rct, semakin tinggi kadar kakisan27.Selepas 14 hari pengeraman, Rct sampel Pseudomonas aeruginosa mencapai 32 kΩ cm2, yang jauh lebih rendah daripada 489 kΩ cm2 sampel bukan biologi (Jadual 4).
Imej CLSM dan imej SEM dalam Rajah 5 jelas menunjukkan bahawa salutan biofilem pada permukaan sampel HDSS 2707 selepas 7 hari adalah padat.Walau bagaimanapun, selepas 14 hari, liputan biofilm adalah lemah dan beberapa sel mati muncul.Jadual 5 menunjukkan ketebalan biofilem pada 2707 sampel HDSS selepas terdedah kepada P. aeruginosa selama 7 dan 14 hari.Ketebalan biofilm maksimum berubah daripada 23.4 µm selepas 7 hari kepada 18.9 µm selepas 14 hari.Ketebalan biofilm purata juga mengesahkan trend ini.Ia menurun daripada 22.2 ± 0.7 μm selepas 7 hari kepada 17.8 ± 1.0 μm selepas 14 hari.
(a) imej CLSM 3-D pada 7 hari, (b) imej CLSM 3-D pada 14 hari, (c) imej SEM pada 7 hari, dan (d) imej SEM pada 14 hari.
EMF mendedahkan unsur kimia dalam biofilm dan produk kakisan pada sampel yang terdedah kepada P. aeruginosa selama 14 hari.Pada rajah.Rajah 6 menunjukkan bahawa kandungan C, N, O, dan P dalam biofilem dan produk kakisan adalah jauh lebih tinggi daripada logam tulen, kerana unsur-unsur ini dikaitkan dengan biofilm dan metabolitnya.Mikrob hanya memerlukan sejumlah kecil kromium dan besi.Tahap Cr dan Fe yang tinggi dalam biofilem dan produk kakisan pada permukaan sampel menunjukkan bahawa matriks logam telah kehilangan unsur akibat kakisan.
Selepas 14 hari, lubang dengan dan tanpa P. aeruginosa diperhatikan dalam medium 2216E.Sebelum pengeraman, permukaan sampel adalah licin dan bebas kecacatan (Rajah 7a).Selepas pengeraman dan penyingkiran biofilem dan produk kakisan, lubang terdalam pada permukaan sampel telah diperiksa menggunakan CLSM, seperti ditunjukkan dalam Rajah 7b dan c.Tiada pitting jelas ditemui pada permukaan kawalan bukan biologi (kedalaman pitting maksimum 0.02 µm).Kedalaman pit maksimum yang disebabkan oleh P. aeruginosa ialah 0.52 µm pada 7 hari dan 0.69 µm pada 14 hari, berdasarkan purata kedalaman pit maksimum daripada 3 sampel (10 kedalaman pit maksimum telah dipilih untuk setiap sampel).Pencapaian 0.42 ± 0.12 µm dan 0.52 ± 0.15 µm, masing-masing (Jadual 5).Nilai kedalaman lubang ini kecil tetapi penting.
(a) sebelum pendedahan, (b) 14 hari dalam persekitaran abiotik, dan (c) 14 hari dalam sup Pseudomonas aeruginosa.
Pada rajah.Jadual 8 menunjukkan spektrum XPS pelbagai permukaan sampel, dan komposisi kimia yang dianalisis untuk setiap permukaan diringkaskan dalam Jadual 6. Dalam Jadual 6, peratusan atom Fe dan Cr dengan kehadiran P. aeruginosa (sampel A dan B) adalah jauh lebih rendah daripada kawalan bukan biologi.(sampel C dan D).Untuk sampel P. aeruginosa, lengkung spektrum pada tahap nukleus Cr 2p telah dipasang pada empat komponen puncak dengan tenaga pengikat (BE) sebanyak 574.4, 576.6, 578.3 dan 586.8 eV, yang boleh dikaitkan dengan Cr, Cr2O3, CrO3.dan Cr(OH)3, masing-masing (Rajah 9a dan b).Untuk sampel bukan biologi, spektrum paras Cr 2p utama mengandungi dua puncak utama untuk Cr (573.80 eV untuk BE) dan Cr2O3 (575.90 eV untuk BE) dalam Rajah.9c dan d, masing-masing.Perbezaan yang paling ketara antara sampel abiotik dan sampel P. aeruginosa ialah kehadiran Cr6+ dan bahagian relatif Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) yang lebih tinggi di bawah biofilm.
Spektrum luas XPS permukaan sampel 2707 HDSS dalam dua media ialah 7 dan 14 hari, masing-masing.
(a) 7 hari pendedahan kepada P. aeruginosa, (b) 14 hari pendedahan kepada P. aeruginosa, (c) 7 hari dalam persekitaran abiotik, dan (d) 14 hari dalam persekitaran abiotik.
HDSS mempamerkan tahap rintangan kakisan yang tinggi dalam kebanyakan persekitaran.Kim et al.2 melaporkan bahawa HDSS UNS S32707 telah dikenal pasti sebagai DSS beraloi tinggi dengan PREN lebih besar daripada 45. Nilai PREN sampel 2707 HDSS dalam kerja ini ialah 49. Ini disebabkan oleh kandungan kromium yang tinggi dan kandungan molibdenum dan nikel yang tinggi, yang berguna dalam persekitaran berasid.dan persekitaran yang mempunyai kandungan klorida yang tinggi.Di samping itu, komposisi yang seimbang dan mikrostruktur bebas kecacatan bermanfaat untuk kestabilan struktur dan rintangan kakisan.Walau bagaimanapun, walaupun rintangan kimia yang sangat baik, data eksperimen dalam kerja ini mencadangkan bahawa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal kepada MIC biofilm P. aeruginosa.
Keputusan elektrokimia menunjukkan bahawa kadar kakisan 2707 HDSS dalam sup P. aeruginosa meningkat dengan ketara selepas 14 hari berbanding dengan persekitaran bukan biologi.Dalam Rajah 2a, penurunan dalam Eocp telah diperhatikan dalam kedua-dua medium abiotik dan dalam sup P. aeruginosa dalam tempoh 24 jam pertama.Selepas itu, biofilem sepenuhnya meliputi permukaan sampel, dan Eocp menjadi agak stabil36.Walau bagaimanapun, tahap Eocp biologi jauh lebih tinggi daripada tahap Eocp bukan biologi.Terdapat sebab untuk mempercayai bahawa perbezaan ini dikaitkan dengan pembentukan biofilm P. aeruginosa.Pada rajah.2d dengan kehadiran P. aeruginosa, nilai HDSS icorr 2707 mencapai 0.627 μA cm-2, yang merupakan susunan magnitud lebih tinggi daripada kawalan abiotik (0.063 μA cm-2), yang konsisten dengan nilai Rct yang diukur oleh EIS.Dalam beberapa hari pertama, nilai impedans dalam sup P. aeruginosa meningkat disebabkan oleh perlekatan sel P. aeruginosa dan pembentukan biofilm.Walau bagaimanapun, apabila biofilm menutup sepenuhnya permukaan sampel, impedans berkurangan.Lapisan pelindung diserang terutamanya disebabkan oleh pembentukan biofilm dan metabolit biofilm.Akibatnya, rintangan kakisan berkurangan dari semasa ke semasa dan lampiran P. aeruginosa menyebabkan kakisan setempat.Trend dalam persekitaran abiotik adalah berbeza.Rintangan kakisan bagi kawalan bukan biologi adalah lebih tinggi daripada nilai sepadan sampel yang terdedah kepada sup P. aeruginosa.Di samping itu, untuk aksesi abiotik, nilai Rct 2707 HDSS mencapai 489 kΩ cm2 pada hari ke-14, iaitu 15 kali lebih tinggi daripada nilai Rct (32 kΩ cm2) dengan kehadiran P. aeruginosa.Oleh itu, 2707 HDSS mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dalam persekitaran steril, tetapi tidak tahan terhadap MIC daripada biofilm P. aeruginosa.
Keputusan ini juga boleh diperhatikan daripada lengkung polarisasi dalam Rajah.2b.Cawangan anodik telah dikaitkan dengan pembentukan biofilm Pseudomonas aeruginosa dan tindak balas pengoksidaan logam.Dalam kes ini, tindak balas katodik adalah pengurangan oksigen.Kehadiran P. aeruginosa dengan ketara meningkatkan ketumpatan arus kakisan, kira-kira susunan magnitud yang lebih tinggi daripada kawalan abiotik.Ini menunjukkan bahawa biofilm P. aeruginosa meningkatkan kakisan setempat 2707 HDSS.Yuan et al.29 mendapati bahawa ketumpatan arus kakisan aloi Cu-Ni 70/30 meningkat di bawah tindakan biofilm P. aeruginosa.Ini mungkin disebabkan oleh biocatalysis pengurangan oksigen oleh biofilm Pseudomonas aeruginosa.Pemerhatian ini juga boleh menerangkan MIC 2707 HDSS dalam kerja ini.Mungkin juga terdapat kurang oksigen di bawah biofilm aerobik.Oleh itu, keengganan untuk memasifkan semula permukaan logam dengan oksigen mungkin menjadi faktor yang menyumbang kepada MIC dalam kerja ini.
Dickinson et al.38 mencadangkan bahawa kadar tindak balas kimia dan elektrokimia boleh dipengaruhi secara langsung oleh aktiviti metabolik bakteria sesil pada permukaan sampel dan sifat produk kakisan.Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5 dan Jadual 5, bilangan sel dan ketebalan biofilm berkurangan selepas 14 hari.Ini boleh dijelaskan secara munasabah oleh fakta bahawa selepas 14 hari, kebanyakan sel sesil pada permukaan 2707 HDSS mati disebabkan oleh penipisan nutrien dalam medium 2216E atau pembebasan ion logam toksik daripada matriks 2707 HDSS.Ini adalah had percubaan kelompok.
Dalam kerja ini, biofilm P. aeruginosa menyumbang kepada pengurangan tempatan Cr dan Fe di bawah biofilm pada permukaan 2707 HDSS (Rajah 6).Jadual 6 menunjukkan pengurangan Fe dan Cr dalam sampel D berbanding sampel C, menunjukkan bahawa Fe dan Cr terlarut yang disebabkan oleh biofilem P. aeruginosa berterusan selama 7 hari pertama.Persekitaran 2216E digunakan untuk mensimulasikan persekitaran marin.Ia mengandungi 17700 ppm Cl-, yang setanding dengan kandungannya dalam air laut semula jadi.Kehadiran 17700 ppm Cl- adalah sebab utama penurunan Cr dalam sampel abiotik 7 dan 14 hari yang dianalisis oleh XPS.Berbanding dengan sampel P. aeruginosa, pelarutan Cr dalam sampel abiotik adalah lebih kurang disebabkan oleh rintangan kuat 2707 HDSS kepada klorin di bawah keadaan abiotik.Pada rajah.9 menunjukkan kehadiran Cr6+ dalam filem pasif.Ia mungkin terlibat dalam penyingkiran kromium dari permukaan keluli oleh biofilm P. aeruginosa, seperti yang dicadangkan oleh Chen dan Clayton.
Disebabkan oleh pertumbuhan bakteria, nilai pH medium sebelum dan selepas penanaman adalah 7.4 dan 8.2, masing-masing.Oleh itu, di bawah biofilm P. aeruginosa, kakisan asid organik tidak mungkin menyumbang kepada kerja ini kerana pH yang agak tinggi dalam medium pukal.pH medium kawalan bukan biologi tidak berubah dengan ketara (daripada 7.4 awal hingga 7.5 akhir) dalam tempoh ujian 14 hari.Peningkatan pH dalam medium benih selepas pengeraman adalah disebabkan oleh aktiviti metabolik P. aeruginosa dan didapati mempunyai kesan yang sama terhadap pH jika tiada jalur ujian.
Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7, kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh biofilm P. aeruginosa ialah 0.69 µm, yang jauh lebih besar daripada medium abiotik (0.02 µm).Ini konsisten dengan data elektrokimia yang diterangkan di atas.Kedalaman lubang 0.69 µm adalah lebih daripada sepuluh kali lebih kecil daripada nilai 9.5 µm yang dilaporkan untuk 2205 DSS di bawah keadaan yang sama.Data ini menunjukkan bahawa 2707 HDSS mempamerkan rintangan yang lebih baik kepada MIC daripada 2205 DSS.Ini tidak sepatutnya mengejutkan kerana 2707 HDSS mempunyai tahap Cr yang lebih tinggi yang memberikan pempasifan yang lebih lama, lebih sukar untuk menyahpasifkan P. aeruginosa, dan kerana struktur fasanya yang seimbang tanpa kerpasan sekunder yang berbahaya menyebabkan pitting.
Kesimpulannya, lubang MIC ditemui pada permukaan 2707 HDSS dalam sup P. aeruginosa berbanding lubang tidak ketara dalam persekitaran abiotik.Kerja ini menunjukkan bahawa 2707 HDSS mempunyai rintangan yang lebih baik terhadap MIC daripada 2205 DSS, tetapi ia tidak sepenuhnya kebal kepada MIC disebabkan oleh biofilm P. aeruginosa.Keputusan ini membantu dalam pemilihan keluli tahan karat yang sesuai dan jangka hayat untuk persekitaran marin.
Kupon untuk 2707 HDSS disediakan oleh Pusat Pengajian Metalurgi Northeastern University (NEU) di Shenyang, China.Komposisi unsur 2707 HDSS ditunjukkan dalam Jadual 1, yang dianalisis oleh Jabatan Analisis dan Pengujian Bahan NEU.Semua sampel dirawat untuk larutan pepejal pada 1180°C selama 1 jam.Sebelum ujian kakisan, HDSS 2707 berbentuk syiling dengan luas permukaan terbuka atas 1 cm2 digilap hingga 2000 grit dengan kertas pasir silikon karbida dan kemudian digilap dengan buburan serbuk Al2O3 0.05 µm.Bahagian tepi dan bawah dilindungi dengan cat lengai.Selepas pengeringan, sampel dibasuh dengan air ternyahion steril dan disterilkan dengan 75% (v/v) etanol selama 0.5 jam.Ia kemudiannya dikeringkan di bawah sinar ultraviolet (UV) selama 0.5 jam sebelum digunakan.
Marine Pseudomonas aeruginosa strain MCCC 1A00099 telah dibeli daripada Pusat Pengumpulan Budaya Marin Xiamen (MCCC), China.Pseudomonas aeruginosa ditanam di bawah keadaan aerobik pada 37° C. dalam kelalang 250 ml dan 500 ml sel elektrokimia kaca menggunakan medium cecair Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China).Sederhana mengandungi (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 SrCl2, 0.08 SrBr2, 0.08 SrBr2, 0.08 SrBr2 0016 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptone, 1.0 ekstrak yis dan 0.1 sitrat besi.Autoklaf pada suhu 121°C selama 20 minit sebelum inokulasi.Kira sel sesil dan planktonik dengan hemositometer di bawah mikroskop cahaya pada pembesaran 400x.Kepekatan awal planktonik Pseudomonas aeruginosa sejurus selepas inokulasi adalah lebih kurang 106 sel/ml.
Ujian elektrokimia telah dijalankan dalam sel kaca tiga elektrod klasik dengan isipadu sederhana 500 ml.Lembaran platinum dan elektrod calomel tepu (SAE) disambungkan kepada reaktor melalui kapilari Luggin yang diisi dengan jambatan garam, yang masing-masing berfungsi sebagai elektrod kaunter dan rujukan.Untuk pembuatan elektrod kerja, dawai tembaga bergetah dipasang pada setiap sampel dan ditutup dengan resin epoksi, meninggalkan kira-kira 1 cm2 kawasan yang tidak dilindungi untuk elektrod kerja pada satu sisi.Semasa pengukuran elektrokimia, sampel diletakkan dalam medium 2216E dan disimpan pada suhu pengeraman yang tetap (37°C) dalam tab mandi air.OCP, LPR, EIS dan data polarisasi dinamik yang berpotensi diukur menggunakan potensiostat Autolab (Rujukan 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA).Ujian LPR direkodkan pada kadar imbasan 0.125 mV s-1 dalam julat -5 hingga 5 mV dengan Eocp dan kadar pensampelan 1 Hz.EIS dilakukan dengan gelombang sinus pada julat frekuensi 0.01 hingga 10,000 Hz menggunakan voltan terpakai 5 mV pada Eocp keadaan mantap.Sebelum potensi sapuan, elektrod berada dalam mod melahu sehingga nilai stabil potensi kakisan bebas dicapai.Lengkung polarisasi kemudiannya diukur dari -0.2 hingga 1.5 V sebagai fungsi Eocp pada kadar imbasan 0.166 mV/s.Setiap ujian diulang 3 kali dengan dan tanpa P. aeruginosa.
Sampel untuk analisis metalografi digilap secara mekanikal dengan kertas SiC 2000 grit basah dan kemudian digilap lagi dengan ampaian serbuk Al2O3 0.05 µm untuk cerapan optik.Analisis metalografi dilakukan menggunakan mikroskop optik.Sampel telah terukir dengan larutan kalium hidroksida 10% berat 43.
Selepas pengeraman, sampel telah dibasuh 3 kali dengan garam penimbal fosfat (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) dan kemudian difiksasi dengan 2.5% (v/v) glutaraldehid selama 10 jam untuk membetulkan biofilm.Ia kemudiannya didehidrasi dengan etanol berkelompok (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% dan 100% mengikut isipadu) sebelum pengeringan udara.Akhirnya, filem emas didepositkan ke permukaan sampel untuk menyediakan kekonduksian untuk pemerhatian SEM.Imej SEM difokuskan pada bintik-bintik dengan sel P. aeruginosa paling sessile pada permukaan setiap sampel.Lakukan analisis EDS untuk mencari unsur kimia.Mikroskop pengimbasan laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jerman) digunakan untuk mengukur kedalaman lubang.Untuk memerhati lubang kakisan di bawah biofilem, sampel ujian terlebih dahulu dibersihkan mengikut Standard Kebangsaan Cina (CNS) GB/T4334.4-2000 untuk mengeluarkan produk kakisan dan biofilem dari permukaan sampel ujian.
Analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS, ESCALAB250 sistem analisis permukaan, Thermo VG, Amerika Syarikat) dilakukan menggunakan sumber sinar-X monokromatik (garisan Aluminium Kα dengan tenaga 1500 eV dan kuasa 150 W) dalam julat luas tenaga pengikat 0 di bawah keadaan standard –1350 eV.Spektrum resolusi tinggi telah direkodkan menggunakan tenaga penghantaran 50 eV dan langkah 0.2 eV.
Sampel yang diinkubasi dikeluarkan dan dibasuh perlahan-lahan dengan PBS (pH 7.4 ± 0.2) selama 15 s45.Untuk memerhatikan daya maju bakteria biofilm pada sampel, biofilm telah diwarnakan menggunakan Kit Viabilitas Bakteria BacLight LIVE/DEAD (Invitrogen, Eugene, OR, USA).Kit ini mengandungi dua pewarna pendarfluor: pewarna pendarfluor hijau SYTO-9 dan pewarna pendarfluor merah propidium iodide (PI).Dalam CLSM, titik hijau dan merah pendarfluor masing-masing mewakili sel hidup dan mati.Untuk pewarnaan, 1 ml campuran yang mengandungi 3 µl SYTO-9 dan 3 µl larutan PI diinkubasi selama 20 minit pada suhu bilik (23°C) dalam gelap.Selepas itu, sampel berwarna diperiksa pada dua panjang gelombang (488 nm untuk sel hidup dan 559 nm untuk sel mati) menggunakan radas Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Jepun).Ketebalan biofilm diukur dalam mod pengimbasan 3D.
Cara memetik rencana ini: Li, H. et al.Kakisan mikrob keluli tahan karat super dupleks 2707 oleh biofilem marin Pseudomonas aeruginosa.Sains.6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Tegasan retak kakisan keluli tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan kehadiran tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Tegasan retak kakisan keluli tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan kehadiran tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticcelli, C. & Zucchi, F. в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Tegasan retak kakisan keluli tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan kehadiran tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Ldx 2101 双 相不锈 在 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., Monticeli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相 keluli tahan karat在福代sulfate分下下南性性生于中图性生于中图像。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticeli, C. & Zucchi, F. Tegasan retak kakisan keluli tahan karat dupleks LDX 2101 dalam larutan klorida dengan kehadiran tiosulfat.sains coros 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kesan rawatan haba larutan dan nitrogen dalam gas pelindung ke atas rintangan kakisan pitting kimpalan keluli tahan karat hiper dupleks. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kesan rawatan haba larutan dan nitrogen dalam gas pelindung ke atas rintangan kakisan pitting kimpalan keluli tahan karat hiper dupleks.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS dan Park, YS Kesan rawatan haba larutan dan nitrogen dalam gas pelindung pada rintangan kakisan pitting kimpalan keluli tahan karat hyperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS dan Park, YS Kesan rawatan haba larutan dan nitrogen dalam gas pelindung pada rintangan kakisan pitting kimpalan keluli tahan karat super dupleks.koros.Sains.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Kajian perbandingan dalam kimia pitting teraruh mikrob dan elektrokimia bagi keluli tahan karat 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Kajian perbandingan dalam kimia pitting teraruh mikrob dan elektrokimia bagi keluli tahan karat 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Kajian kimia perbandingan tentang pitting mikrobiologi dan elektrokimia keluli tahan karat 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究。 Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Kajian kimia perbandingan tentang lubang teraruh mikrobiologi dan elektrokimia dalam keluli tahan karat 316L.koros.Sains.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Kelakuan elektrokimia bagi keluli tahan karat dupleks 2205 dalam larutan alkali dengan pH berbeza dengan kehadiran klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Kelakuan elektrokimia bagi keluli tahan karat dupleks 2205 dalam larutan alkali dengan pH berbeza dengan kehadiran klorida.Luo H., Dong KF, Lee HG dan Xiao K. Tingkah laku elektrokimia keluli tahan karat dupleks 2205 dalam larutan alkali dengan pH berbeza dengan kehadiran klorida. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化存在下不同pH 碱性溶液中的电化存。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Kelakuan elektrokimia 双相 keluli tahan karat dengan kehadiran klorida pada pH berbeza dalam larutan alkali.Luo H., Dong KF, Lee HG dan Xiao K. Tingkah laku elektrokimia keluli tahan karat dupleks 2205 dalam larutan alkali dengan pH berbeza dengan kehadiran klorida.Elektrokim.Majalah.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pengaruh biofilm marin terhadap kakisan: Kajian ringkas. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pengaruh biofilm marin terhadap kakisan: Kajian ringkas.Little, BJ, Lee, JS dan Ray, Kesan RI Biofilem Marin terhadap Kakisan: Tinjauan Ringkas. 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 & Ray, RILittle, BJ, Lee, JS dan Ray, Kesan RI Biofilem Marin terhadap Kakisan: Tinjauan Ringkas.Elektrokim.Majalah.54, 2-7 (2008).