Terima kasih kerana melawat Nature.com.Anda menggunakan versi penyemak imbas dengan sokongan CSS terhad.Untuk pengalaman terbaik, kami mengesyorkan agar anda menggunakan penyemak imbas yang dikemas kini (atau lumpuhkan Mod Keserasian dalam Internet Explorer).Di samping itu, untuk memastikan sokongan berterusan, kami menunjukkan tapak tanpa gaya dan JavaScript.
Memaparkan karusel tiga slaid serentak.Gunakan butang Sebelum dan Seterusnya untuk bergerak melalui tiga slaid pada satu masa, atau gunakan butang gelangsar pada penghujung untuk bergerak melalui tiga slaid pada satu masa.
Hakisan mikrob (MIC) adalah masalah utama 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, potensi kakisan berubah secara positif, dan ketumpatan arus kakisan meningkat.Hasil analisis spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS) menunjukkan penurunan kandungan Cr pada permukaan sampel di bawah biofilm.Analisis imej pit menunjukkan bahawa biofilm Pseudomonas aeruginosa menghasilkan kedalaman lubang maksimum 0.69 µm selepas 14 hari kultur.Walaupun ini kecil, ia menunjukkan bahawa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal terhadap kesan biofilm P. aeruginosa pada MIC.
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 mungkin masih berlaku, yang boleh menjejaskan integriti keluli ini 3, 4 .DSS tidak dilindungi daripada kakisan mikrob (MIC)5,6.Walaupun julat aplikasi DSS sangat luas, 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 al.7 mendapati walaupun keluli tahan karat super dupleks (SDSS) mempunyai beberapa batasan dari segi rintangan kakisan.Oleh itu, terdapat keperluan untuk keluli tahan karat super dupleks (HDSS) dengan rintangan kakisan yang lebih tinggi dalam aplikasi tertentu.Ini membawa kepada pembangunan HDSS beraloi tinggi.
Rintangan kakisan DSS ditentukan oleh nisbah fasa α kepada fasa γ dan kawasan habis dalam Cr, Mo dan W bersebelahan dengan fasa sekunder8,9,10.HDSS mengandungi kandungan Cr, Mo dan N11 yang tinggi, yang memberikannya rintangan kakisan yang sangat baik dan nilai rintangan pitting (PREN) bersamaan nilai tinggi (45-50), yang ditakrifkan 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 telah meningkatkan sifat mekanikal dan rintangan klorin yang lebih tinggi berbanding DSS13 konvensional.Ciri-ciri kakisan kimia.Rintangan kakisan yang dipertingkatkan memanjangkan penggunaan HDSS dalam persekitaran klorida yang lebih agresif seperti persekitaran marin.
MIC merupakan masalah besar dalam banyak industri, termasuk minyak dan gas serta bekalan air14.MIC menyumbang 20% daripada semua kerosakan kakisan15.MIC ialah kakisan bioelektrokimia yang boleh diperhatikan dalam banyak persekitaran16.Pembentukan biofilm pada permukaan logam mengubah keadaan elektrokimia dan dengan itu mempengaruhi proses kakisan.Secara amnya diterima bahawa kakisan MIC disebabkan oleh biofilm14.Mikroorganisma elektrogenik memakan logam untuk mendapatkan tenaga untuk terus hidup17.Kajian MIC terkini telah menunjukkan bahawa EET (pemindahan elektron ekstraselular) adalah faktor pengehad untuk MIC yang disebabkan oleh mikroorganisma elektrogenik.Zhang et al.18 menunjukkan bahawa mediator elektron mempercepatkan pemindahan elektron antara sel sessile Desulfovibrio vulgaris 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 terus 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, sedikit yang diketahui tentang MIC HDSS24.
Pseudomonas aeruginosa ialah bakteria Gram-negatif, motil, berbentuk batang yang diedarkan secara meluas dalam alam semula jadi25.Pseudomonas aeruginosa juga merupakan mikrobiota utama yang bertanggungjawab untuk MIC keluli dalam persekitaran marin26.Spesies Pseudomonas terlibat secara langsung dalam proses kakisan dan diiktiraf sebagai penjajah pertama semasa pembentukan biofilm27.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.
Matlamat utama kerja ini adalah untuk mengkaji 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 polarisasi potensi dinamik telah dilakukan untuk mengkaji kelakuan MIC 2707 HDSS.Analisis spektroskopi penyebaran tenaga (EDS) dilakukan untuk mengesan unsur kimia pada permukaan berkarat.Di samping itu, kestabilan pempasifan filem oksida di bawah pengaruh persekitaran marin yang mengandungi Pseudomonas aeruginosa ditentukan oleh spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS).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.Jalur memanjang fasa austenit dan ferit tanpa fasa sekunder boleh dilihat dalam struktur mikro yang mengandungi kira-kira 50% fasa austenit dan 50% fasa ferit.
Pada rajah.2a menunjukkan potensi litar terbuka (Eocp) berbanding masa pendedahan untuk 2707 HDSS dalam medium abiotik 2216E dan sup Pseudomonas aeruginosa selama 14 hari pada 37°C.Didapati bahawa perubahan yang paling ketara dalam Eocp berlaku dalam tempoh 24 jam pertama.Nilai Eocp dalam kedua-dua kes memuncak pada kira-kira -145 mV (berbanding SCE) pada kira-kira 16 jam dan kemudian menurun secara mendadak kepada -477 mV (berbanding SCE) dan -236 mV (berbanding SCE) untuk sampel bukan biologi dan P untuk relatif SCE) daun patina, masing-masing.Selepas 24 jam, nilai Eocp Pseudomonas aeruginosa 2707 HDSS kekal secara relatif stabil pada -228 mV (berbanding SCE), manakala nilai yang sepadan untuk sampel bukan biologi adalah lebih kurang -442 mV (berbanding SCE).Eocp dengan kehadiran Pseudomonas aeruginosa agak rendah.
Ujian elektrokimia bagi 2707 sampel HDSS dalam media abiotik dan sup Pseudomonas aeruginosa pada 37°C:
(a) Perubahan dalam Eocp dengan masa pendedahan, (b) keluk polarisasi pada hari ke-14, (c) perubahan dalam Rp dengan masa pendedahan, (d) perubahan corr dengan masa pendedahan.
Jadual 3 menunjukkan parameter kakisan elektrokimia bagi 2707 sampel HDSS yang terdedah kepada media inokulasi abiotik dan P. aeruginosa dalam tempoh 14 hari.Ekstrapolasi tangensial lengkung anodik dan katodik ke titik persilangan membenarkan penentuan 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 keluk P. aeruginosa mengakibatkan peningkatan dalam Ecorr berbanding dengan keluk abiotik.Nilai icorr sampel yang mengandungi Pseudomonas aeruginosa, berkadar dengan kadar kakisan, meningkat kepada 0.328 µA cm-2, iaitu empat kali lebih besar daripada sampel bukan biologi (0.087 µA cm-2).
LPR ialah kaedah elektrokimia klasik untuk analisis ekspres tidak merosakkan kakisan.Ia juga telah digunakan untuk mengkaji MIC32.Pada rajah.2c menunjukkan perubahan dalam rintangan polarisasi (Rp) bergantung pada masa pendedahan.Nilai Rp yang lebih tinggi bermakna kurang kakisan.Dalam tempoh 24 jam pertama, Rp 2707 HDSS memuncak pada 1955 kΩ cm2 untuk spesimen bukan biologi 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 untuk spesimen ujian Pseudomonas aeruginosa adalah kira-kira 40 kΩ cm2, iaitu jauh lebih rendah daripada nilai 450 kΩ cm2 untuk spesimen ujian bukan biologi.
Nilai icorr adalah berkadar dengan kadar kakisan seragam.Nilainya boleh dikira daripada persamaan Stern-Giri berikut:
Menurut Zoe et al.33 cerun Tafel B diambil sebagai nilai biasa 26 mV/dec dalam kerja ini.Pada rajah.2d menunjukkan bahawa icorr strain abiotik 2707 kekal secara relatif stabil, manakala icorr band Pseudomonas aeruginosa turun naik dengan kuat dengan lonjakan besar selepas 24 jam pertama.Nilai icorr sampel ujian Pseudomonas 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 antara muka kakisan34.Spektrum impedans dan pengiraan kapasitans jalur yang terdedah kepada media abiotik dan larutan Pseudomonas aeruginosa, Rb ialah rintangan pasif/biofilem yang terbentuk pada permukaan jalur, Rct ialah rintangan pemindahan cas, Cdl ialah lapisan dua elektrik.) dan parameter elemen fasa malar (CPE) QCPE.Parameter ini selanjutnya dianalisis dengan membandingkan data dengan model litar elektrik (EEC) setara.
Pada rajah.3 menunjukkan plot Nyquist tipikal (a dan b) dan plot Bode (a' dan b') daripada 2707 sampel HDSS dalam media abiotik dan sup Pseudomonas aeruginosa pada pelbagai masa pengeraman.Dengan kehadiran Pseudomonas aeruginosa, diameter gelung Nyquist berkurangan.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 dan EEC yang sepadan berdasarkan satu lapisan (a) dan dua lapisan (b).CPE diperkenalkan ke dalam model EEC.Kemasukan dan impedansnya dinyatakan seperti berikut:
Dua model fizikal dan litar setara yang sepadan untuk memasang spektrum impedans kupon 2707 HDSS:
Di mana Y0 ialah magnitud CPE, j ialah nombor khayalan atau (−1)1/2, ω ialah frekuensi sudut, dan n ialah faktor kuasa CPE kurang daripada satu35.Penyongsangan rintangan pemindahan cas (iaitu 1/Rct) sepadan dengan kadar kakisan.Nilai Rct yang lebih rendah bermakna kadar kakisan yang lebih tinggi27.Selepas 14 hari pengeraman, Rct sampel ujian Pseudomonas aeruginosa mencapai 32 kΩ cm2, yang jauh lebih rendah daripada 489 kΩ cm2 sampel ujian bukan biologi (Jadual 4).
Imej CLSM dan imej SEM dalam rajah.5 jelas menunjukkan bahawa liputan biofilem pada permukaan sampel HDSS 2707 adalah sangat padat selepas 7 hari.Walau bagaimanapun, selepas 14 hari salutan biofilm menjadi jarang dan beberapa sel mati muncul.Jadual 5 menunjukkan ketebalan biofilem 2707 sampel HDSS selepas 7 dan 14 hari pendedahan kepada Pseudomonas aeruginosa.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 Pseudomonas aeruginosa selama 14 hari.Pada rajah.Rajah 6 menunjukkan bahawa kandungan C, N, O, P dalam biofilem dan produk kakisan adalah lebih tinggi daripada logam tulen, kerana unsur-unsur ini dikaitkan dengan biofilem dan metabolitnya.Mikroorganisma hanya memerlukan sejumlah kecil Cr dan Fe.Kandungan Cr dan Fe yang tinggi dalam biofilem dan produk kakisan pada permukaan sampel menunjukkan kehilangan unsur dalam matriks logam akibat daripada kakisan.
Selepas 14 hari, lubang dengan dan tanpa P. aeruginosa diperhatikan dalam medium 2216E.Sebelum pengeraman, permukaan sampel adalah licin dan tanpa kecacatan (Rajah 7a).Selepas pengeraman dan penyingkiran biofilem dan produk kakisan, lubang terdalam pada permukaan sampel diperiksa menggunakan CLSM, seperti ditunjukkan dalam Rajah 7b dan c.Tiada pitting jelas ditemui pada permukaan kawalan bukan biologi (kedalaman lubang maksimum 0.02 µm).Kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh Pseudomonas aeruginosa ialah 0.52 µm selepas 7 hari dan 0.69 µm selepas 14 hari, berdasarkan purata kedalaman lubang maksimum daripada 3 sampel (10 kedalaman lubang maksimum dipilih untuk setiap sampel) dan mencapai 0. 42 ± 0.12 µm .dan 0.52 ± 0.15 µm, masing-masing (Jadual 5).Nilai kedalaman lesung pipit ini adalah kecil tetapi penting.
(a) sebelum pendedahan;(b) 14 hari dalam persekitaran abiotik;(c) 14 hari dalam sup P. aeruginosa.
Pada rajah.Jadual 8 menunjukkan spektrum XPS pelbagai permukaan sampel, dan kimia yang dianalisis untuk setiap permukaan diringkaskan dalam Jadual 6. Dalam Jadual 6, peratusan atom Fe dan Cr adalah jauh lebih rendah dengan kehadiran P. aeruginosa (sampel A dan B ) berbanding jalur kawalan bukan biologi.(sampel C dan D).Untuk sampel Pseudomonas aeruginosa, lengkung spektrum tahap teras Cr 2p telah dipasang pada empat komponen puncak dengan tenaga pengikat (BE) sebanyak 574.4, 576.6, 578.3 dan 586.8 eV, yang ditugaskan kepada Cr, Cr2O3, CrO3 dan Cr( 3, masing-masing (Rajah 9a dan b).Untuk sampel bukan biologi, spektrum tahap teras Cr 2p dalam Rajah.9c dan d mengandungi dua puncak utama Cr (BE 573.80 eV) dan Cr2O3 (BE 575.90 eV), masing-masing.Perbezaan yang paling ketara antara kupon abiotik dan kupon P. aeruginosa ialah kehadiran Cr6+ dan pecahan Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) yang agak tinggi di bawah biofilm.
Spektrum XPS permukaan luas 2707 sampel HDSS dalam dua media selama 7 dan 14 hari, masing-masing.
(a) 7 hari pendedahan P. aeruginosa, (b) 14 hari pendedahan P. aeruginosa, (c) 7 hari pendedahan abiotik, (d) 14 hari pendedahan abiotik.
HDSS mempamerkan tahap rintangan kakisan yang tinggi dalam kebanyakan persekitaran.Kim et al.2 melaporkan bahawa HDSS UNS S32707 telah dikenalpasti sebagai DSS berdop tinggi dengan PREN lebih besar daripada 45. Nilai PREN bagi sampel HDSS 2707 dalam kerja ini ialah 49. Ini disebabkan kandungan Cr yang tinggi dan tahap Mo dan yang tinggi. Ni, yang berguna dalam persekitaran berasid dan persekitaran dengan kandungan klorida yang tinggi.Di samping itu, komposisi yang seimbang dan mikrostruktur bebas kecacatan memberikan kestabilan struktur dan rintangan kakisan.Walaupun rintangan kimia yang sangat baik, data eksperimen dalam kerja ini menunjukkan bahawa 2707 HDSS tidak sepenuhnya kebal terhadap MIC biofilm Pseudomonas aeruginosa.
Keputusan elektrokimia menunjukkan bahawa kadar kakisan 2707 HDSS dalam sup Pseudomonas aeruginosa meningkat dengan ketara selepas 14 hari berbanding 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 selesai meliputi permukaan sampel dan Eocp menjadi agak stabil.Walau bagaimanapun, tahap Eocp biotik adalah lebih tinggi daripada tahap Eocp abiotik.Terdapat sebab untuk mempercayai bahawa perbezaan ini dikaitkan dengan pembentukan biofilm P. aeruginosa.Pada rajah.2g, nilai icorr 2707 HDSS mencapai 0.627 μA cm-2 dengan kehadiran Pseudomonas aeruginosa, yang merupakan susunan magnitud yang lebih tinggi daripada kawalan bukan biologi (0.063 μA cm-2), yang konsisten dengan Rct nilai 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, impedans berkurangan apabila biofilm menutupi permukaan sampel sepenuhnya.Lapisan pelindung diserang terutamanya disebabkan oleh pembentukan biofilm dan metabolit biofilm.Oleh itu, rintangan kakisan berkurangan dari semasa ke semasa, dan mendapan Pseudomonas 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 Pseudomonas aeruginosa.Di samping itu, untuk sampel abiotik, nilai Rct 2707 HDSS mencapai 489 kΩ cm2 pada hari ke-14, iaitu 15 kali lebih tinggi daripada kehadiran Pseudomonas aeruginosa (32 kΩ cm2).Oleh itu, 2707 HDSS mempunyai rintangan kakisan yang sangat baik dalam persekitaran steril, tetapi tidak dilindungi daripada serangan MIC oleh biofilm Pseudomonas aeruginosa.
Keputusan ini juga boleh diperhatikan daripada lengkung polarisasi dalam Rajah.2b.Cawangan anodik dikaitkan dengan pembentukan biofilm Pseudomonas aeruginosa dan tindak balas pengoksidaan logam.Pada masa yang sama, tindak balas katodik ialah pengurangan oksigen.Kehadiran P. aeruginosa dengan ketara meningkatkan ketumpatan arus kakisan, iaitu kira-kira susunan magnitud lebih tinggi daripada kawalan abiotik.Ini menunjukkan bahawa biofilm Pseudomonas aeruginosa meningkatkan kakisan setempat 2707 HDSS.Yuan et al.29 mendapati bahawa ketumpatan arus kakisan aloi 70/30 Cu-Ni telah meningkat oleh biofilm Pseudomonas aeruginosa.Ini mungkin disebabkan oleh biocatalysis pengurangan oksigen oleh biofilm Pseudomonas aeruginosa.Pemerhatian ini juga boleh menerangkan MIC 2707 HDSS dalam kerja ini.Biofilm aerobik juga boleh mengurangkan kandungan oksigen di bawahnya.Oleh itu, keengganan untuk memasifkan semula permukaan logam dengan oksigen mungkin merupakan faktor yang menyumbang kepada MIC dalam kerja ini.
Dickinson et al.38 mencadangkan bahawa kadar tindak balas kimia dan elektrokimia secara langsung bergantung kepada aktiviti metabolik bakteria yang melekat pada permukaan sampel dan pada 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 berlabuh 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 Pseudomonas aeruginosa menggalakkan pengurangan tempatan Cr dan Fe di bawah biofilm pada permukaan 2707 HDSS (Rajah 6).Dalam Jadual 6, Fe dan Cr menurun dalam sampel D berbanding sampel C, menunjukkan bahawa pembubaran Fe dan Cr yang disebabkan oleh biofilm P. aeruginosa dikekalkan selepas 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 bukan biologi 7 hari dan 14 hari yang dianalisis oleh XPS.Berbanding dengan sampel ujian Pseudomonas aeruginosa, pembubaran Cr dalam sampel ujian abiotik adalah lebih kurang disebabkan oleh rintangan kuat 2707 HDSS kepada klorin dalam persekitaran abiotik.Pada rajah.9 menunjukkan kehadiran Cr6+ dalam filem pasif.Ini mungkin berkaitan dengan penyingkiran Cr daripada permukaan keluli oleh biofilm P. aeruginosa, seperti yang dicadangkan oleh Chen dan Clayton39.
Disebabkan oleh pertumbuhan bakteria, nilai pH medium sebelum dan selepas pengeraman adalah 7.4 dan 8.2, masing-masing.Oleh itu, kakisan asid organik tidak mungkin menyumbang kepada kerja ini di bawah biofilm P. aeruginosa disebabkan oleh 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 inokulum selepas pengeraman dikaitkan dengan aktiviti metabolik Pseudomonas aeruginosa, dan kesan yang sama pada pH didapati jika tiada jalur ujian.
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah.7, kedalaman lubang maksimum yang disebabkan oleh biofilm Pseudomonas aeruginosa ialah 0.69 µm, yang jauh lebih besar daripada dalam medium abiotik (0.02 µm).Ini bersetuju dengan data elektrokimia di atas.Di bawah keadaan yang sama, kedalaman lubang 0.69 µm adalah lebih daripada sepuluh kali lebih kecil daripada nilai 9.5 µm yang ditentukan untuk 2205 DSS40.Data ini menunjukkan bahawa 2707 HDSS mempamerkan rintangan yang lebih baik kepada MIC daripada 2205 DSS.Ini tidak menghairankan kerana 2707 HDSS mempunyai tahap Cr yang lebih tinggi, yang membolehkan pempasifan yang lebih lama, menjadikan Pseudomonas aeruginosa lebih sukar untuk dinyahpasifkan dan memulakan proses tanpa kerpasan sekunder yang berbahaya Pitting41.
Kesimpulannya, pitting MIC ditemui pada 2707 permukaan HDSS dalam sup Pseudomonas aeruginosa, manakala pitting boleh diabaikan dalam media 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 Pseudomonas aeruginosa.Keputusan ini membantu dalam pemilihan keluli tahan karat yang sesuai dan jangka hayat untuk persekitaran marin.
Sampel 2707 HDSS telah disediakan oleh Sekolah Metalurgi, Universiti Timur Laut (NEU), Shenyang, China.Komposisi unsur 2707 HDSS ditunjukkan dalam Jadual 1, yang dianalisis oleh Jabatan Analisis dan Pengujian Bahan Universiti Timur Laut.Semua sampel dirawat untuk larutan pepejal pada 1180°C selama 1 jam.Sebelum ujian kakisan, keluli syiling 2707 HDSS dengan luas permukaan terdedah 1 cm2 digilap hingga 2000 grit dengan kertas pasir silikon karbida dan kemudian digilap lagi 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.
Strain marin Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 telah dibeli daripada Xiamen Marine Culture Collection (MCCC), China.Medium cecair Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, China) digunakan untuk mengkultur Pseudomonas aeruginosa dalam kelalang 250 ml dan 500 ml sel kaca elektrokimia di bawah keadaan aerobik pada 37°C.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 0.008, 0.008 Na4F0H20PO.1.0 ekstrak yis dan 0.1 sitrat besi.Autoklaf pada 121 °C selama 20 minit sebelum inokulasi.Sel sesil dan planktonik dikira di bawah mikroskop cahaya menggunakan hemositometer pada pembesaran 400x.Kepekatan awal sel P. aeruginosa planktonik 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 (SCE) disambungkan kepada reaktor melalui kapilari Luggin yang diisi dengan jambatan garam dan masing-masing berfungsi sebagai elektrod kaunter dan rujukan.Untuk mencipta elektrod kerja, dawai kuprum bersalut getah dilekatkan pada setiap sampel dan disalut dengan epoksi, meninggalkan kira-kira 1 cm2 luas permukaan pada satu sisi untuk elektrod kerja.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 dan 5 mV dan Eocp dengan kadar persampelan 1 Hz.EIS dilakukan pada Eocp keadaan mantap menggunakan voltan terpakai 5 mV dengan sinusoid pada julat frekuensi 0.01 hingga 10,000 Hz.Sebelum potensi sapuan, elektrod berada dalam mod litar terbuka sehingga potensi kakisan bebas yang stabil sebanyak 42 dicapai.Dengan.Setiap ujian diulang tiga kali dengan dan tanpa Pseudomonas aeruginosa.
Sampel untuk analisis metalografi telah digilap secara mekanikal dengan kertas SiC basah 2000 grit dan kemudian digilap dengan buburan serbuk Al2O3 0.05 µm untuk cerapan optik.Analisis metalografi dilakukan menggunakan mikroskop optik.Sampel telah terukir dengan larutan kalium hidroksida 10% berat43.
Selepas pengeraman, basuh 3 kali dengan garam terbuffer fosfat (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) dan kemudian tetapkan dengan 2.5% (v/v) glutaraldehid selama 10 jam untuk membetulkan biofilm.Dehidrasi seterusnya dengan etanol dalam siri berperingkat (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% dan 100% mengikut isipadu) sebelum pengeringan udara.Akhirnya, satu filem emas telah terpercik ke permukaan sampel untuk memberikan kekonduksian untuk pemerhatian SEM44.Imej SEM tertumpu pada lokasi dengan sel P. aeruginosa yang paling mantap pada permukaan setiap sampel.Analisis EMF telah dijalankan untuk mengesan unsur kimia.Untuk mengukur kedalaman lubang, mikroskop pengimbasan laser confocal Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jerman) telah digunakan.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.
Spektroskopi fotoelektron sinar-X (XPS, Sistem Analisis Permukaan ESCALAB250, Thermo VG, USA) analisis menggunakan sumber sinar-X monokromatik (garisan Al Kα dengan tenaga 1500 eV dan kuasa 150 W) dalam pelbagai tenaga pengikat 0 di bawah syarat standard –1350 eV.Rakam spektrum resolusi tinggi menggunakan tenaga pas 50 eV dan saiz langkah 0.2 eV.
Keluarkan sampel yang diinkubasi dan basuh 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, eramkan 1 ml campuran yang mengandungi 3 µl SYTO-9 dan 3 µl larutan PI pada suhu bilik (23°C) dalam gelap selama 20 minit.Selepas itu, sampel bernoda diperhatikan pada dua panjang gelombang (488 nm untuk sel hidup dan 559 nm untuk sel mati) menggunakan radas Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Jepun).Ukur ketebalan biofilm dalam mod pengimbasan 3-D.
Cara memetik rencana ini: Li, H. et al.Kesan biofilm marin Pseudomonas aeruginosa pada kakisan mikrob keluli tahan karat super dupleks 2707.sains.Rumah 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.kakisan.Sains.80, 205–212 (2014).
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 super dupleks.kakisan.Sains.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. dan Lewandowski, Z. Kajian perbandingan kimia bagi lubang mikrob dan elektrokimia dalam keluli tahan karat 316L.kakisan.Sains.45, 2577–2595 (2003).
Luo H., Dong KF, Li HG dan Xiao K. Tingkah laku elektrokimia keluli tahan karat dupleks 2205 dalam larutan alkali pada pelbagai nilai pH dengan kehadiran klorida.elektrokimia.Jurnal.64, 211–220 (2012).
Masa siaran: Jan-09-2023