Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Vafraútgáfan sem þú notar styður CSS takmarkað. Til að fá sem bestu upplifun mælum við með að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkvir á samhæfingarstillingu í Internet Explorer). Á meðan, til að tryggja áframhaldandi stuðning, munum við birta síðuna án stíla og JavaScript.
Örverutæring (MIC) er alvarlegt vandamál í mörgum atvinnugreinum þar sem hún getur valdið miklu fjárhagslegu tjóni. 2707 ofur tvíhliða ryðfrítt stál (2707 HDSS) hefur verið notað í sjávarumhverfi vegna framúrskarandi efnaþols þess. Hins vegar hefur þol þess gegn MIC ekki verið sýnt fram á tilraunakennt. Í þessari rannsókn var MIC hegðun 2707 HDSS, sem orsakast af loftháðu sjávarbakteríunni Pseudomonas aeruginosa, rannsökuð. Rafefnafræðileg greining sýndi að í nærveru Pseudomonas aeruginosa líffilmu í 2216E miðli varð jákvæð breyting á tæringarmöguleikum og aukning á tæringarstraumþéttleika. Röntgenljósrafeindagreining (XPS) sýndi lækkun á Cr innihaldi á yfirborði sýnisins undir líffilmunni. Myndgreining á holunum sýndi að P. aeruginosa líffilman framleiddi hámarksholudýpt upp á 0,69 μm á 14 daga ræktun. Þótt þetta sé lítið bendir það til þess að 2707 HDSS sé ekki fullkomlega ónæmt fyrir MIC frá... Líffilmur P. aeruginosa.
Tvíhliða ryðfrítt stál (DSS) er mikið notað í ýmsum atvinnugreinum vegna kjörblöndu sinnar af framúrskarandi vélrænum eiginleikum og tæringarþoli1,2. Hins vegar kemur enn fyrir staðbundin gryfjumyndun sem hefur áhrif á heilleika þessa stáls3,4. DSS er ekki ónæmt fyrir örverutæringu (MIC)5,6. Þrátt fyrir fjölbreytt notkunarsvið DSS eru enn umhverfi þar sem tæringarþol DSS er ekki nægilegt til langtímanotkunar. Þetta þýðir að dýrari efni með meiri tæringarþol eru nauðsynleg. Jeon o.fl.7 komust að því að jafnvel ofur-tvíhliða ryðfrítt stál (SDSS) hefur nokkrar takmarkanir hvað varðar tæringarþol. Þess vegna er krafist ofur-tvíhliða ryðfrítt stál (HDSS) með meiri tæringarþol í sumum notkunarsviðum. Þetta leiddi til þróunar á mjög blandaðri HDSS.
Tæringarþol DSS fer eftir hlutfalli alfa- og gamma-fasa og svæðunum 8, 9, 10 sem eru tæmd af Cr, Mo og W, sem liggja að öðrum fasanum. HDSS inniheldur mikið magn af Cr, Mo og N11, þannig að það hefur framúrskarandi tæringarþol og hátt gildi (45-50) fyrir jafngildi gröfuþols (PREN), ákvarðað með þyngdarprósentu Cr + 3,3 (þyngdarprósenta Mo + 0,5 þyngdarprósenta W) + 16 þyngdarprósenta N12. Framúrskarandi tæringarþol þess byggir á jafnvægissamsetningu sem inniheldur um það bil 50% ferrít (α) og 50% austenít (γ) fasa. HDSS hefur betri vélræna eiginleika og meiri mótstöðu en hefðbundið DSS13. Klóríð tæringareiginleikar. Bætt tæringarþol eykur notkun HDSS í tærandi klóríðumhverfi, svo sem sjávarumhverfi.
MIC eru stórt vandamál í mörgum atvinnugreinum eins og olíu- og gasiðnaði og vatnsveitum14. MIC er orsök 20% allra tæringarskemmda15. MIC er lífrafefnafræðileg tæring sem má sjá í mörgum umhverfum. Líffilmur sem myndast á málmyfirborði breyta rafefnafræðilegum aðstæðum og hafa þannig áhrif á tæringarferlið. Það er almennt talið að MIC tæring sé af völdum líffilma. Rafmyndandi örverur tæra málma til að fá viðvarandi orku til að lifa af17. Nýlegar MIC rannsóknir hafa sýnt að EET (utanfrumu rafeindaflutningur) er hraðatakmarkandi þáttur í MIC sem rafmyndandi örverur valda. Zhang o.fl.18 sýndu fram á að rafeindamiðlarar flýta fyrir rafeindaflutningi milli Desulfovibrio sessificans frumna og 304 ryðfríu stáli, sem leiðir til alvarlegri MIC árásar. Enning o.fl.19 og Venzlaff o.fl.20 sýndu fram á að tærandi súlfat-afoxandi bakteríur (SRB) líffilmur geta tekið beint í sig rafeindir úr málmundirlögum, sem leiðir til alvarlegrar gryfjutæringar.
Þekkt er að DSS er viðkvæmt fyrir MIC í umhverfi sem inniheldur SRB, járnminnkandi bakteríur (IRB) o.s.frv. 21. Þessar bakteríur valda staðbundinni dæld á yfirborði DSS undir líffilmum 22,23. Ólíkt DSS er MIC HDSS 24 illa þekkt.
Pseudomonas aeruginosa er gram-neikvæð hreyfanleg stönglaga baktería sem er víða útbreidd í náttúrunni25. Pseudomonas aeruginosa er einnig mikilvægur örveruflokkur í sjávarumhverfi og veldur MIC í stáli. Pseudomonas tekur náið þátt í tæringarferlum og er þekktur sem brautryðjandi landnemi við myndun líffilmu. Mahat o.fl.28 og Yuan o.fl.29 sýndu fram á að Pseudomonas aeruginosa hefur tilhneigingu til að auka tæringarhraða mjúks stáls og málmblanda í vatnskenndu umhverfi.
Meginmarkmið þessarar vinnu var að rannsaka hljóðstyrkseiginleika 2707 HDSS, sem orsakast af loftháðu sjávarbakteríunni Pseudomonas aeruginosa, með því að nota rafefnafræðilegar aðferðir, yfirborðsgreiningartækni og greiningu á tæringarafurðum. Rafefnafræðilegar rannsóknir, þar á meðal opinn rafrásarmöguleiki (OCP), línuleg pólunarviðnám (LPR), rafefnafræðileg viðnámslitrófsgreining (EIS) og hugsanleg kraftmikil pólun, voru gerðar til að rannsaka hljóðstyrkshegðun 2707 HDSS. Orkudreifingarlitrófsgreining (EDS) var framkvæmd til að finna efnafræðileg frumefni á tærðu yfirborði. Að auki var röntgenljósrafeindalitrófsgreining (XPS) notuð til að ákvarða stöðugleika oxíðfilmuóvirkjunar undir áhrifum sjávarumhverfis sem inniheldur Pseudomonas aeruginosa. Dýpt holunnar var mæld undir confocal laserskönnunarsmásjá (CLSM).
Tafla 1 sýnir efnasamsetningu 2707 HDSS. Tafla 2 sýnir að 2707 HDSS hefur framúrskarandi vélræna eiginleika með 650 MPa sveigjanleika. Mynd 1 sýnir ljósfræðilega örbyggingu 2707 HDSS sem hefur verið hitameðhöndluð í lausn. Í örbyggingunni má sjá langar rendur af austenít- og ferrítfösum án aukafasa sem innihalda um 50% austenít- og 50% ferrítfös.
Mynd 2a sýnir gögn um opið rafrásarspennu (Eocp) samanborið við útsetningartíma fyrir 2707 HDSS í ólífrænu 2216E miðli og P. aeruginosa seyði í 14 daga við 37°C. Þar sést að mesta og marktækasta breytingin á Eocp á sér stað innan fyrstu 24 klukkustundanna. Eocp gildin náðu hámarki í báðum tilvikum við -145 mV (á móti SCE) eftir um 16 klukkustundir og lækkuðu síðan skarpt, niður í -477 mV (á móti SCE) og -236 mV (á móti SCE) fyrir ólífræna sýnið og P, talið í sömu röð. Pseudomonas aeruginosa sýnum, talið í sömu röð. Eftir 24 klukkustundir var Eocp gildi 2707 HDSS fyrir P. aeruginosa tiltölulega stöðugt við -228 mV (á móti SCE), en samsvarandi gildi fyrir ólíffræðileg sýni var um það bil -442 mV (á móti SCE). Eocp í návist P. aeruginosa var frekar lágt.
Rafefnafræðileg prófun á 2707 HDSS sýnum í lífrænum miðli og Pseudomonas aeruginosa seyði við 37°C:
(a) Eocp sem fall af útsetningartíma, (b) skautunarkúrfur á degi 14, (c) Rp sem fall af útsetningartíma og (d) icorr sem fall af útsetningartíma.
Tafla 3 sýnir gildi rafefnafræðilegra tæringarbreyta 2707 HDSS sýna sem voru útsett fyrir ólífrænum miðli og Pseudomonas aeruginosa í 14 daga. Snertir anóðísku og kaþóðuferlanna voru útreiknaðir til að komast að skurðpunktunum sem gáfu tæringarstraumþéttleika (icorr), tæringarmöguleika (Ecorr) og Tafel-halla (βα og βc) samkvæmt stöðluðum aðferðum30,31.
Eins og sést á mynd 2b, olli uppfærslu á P. aeruginosa ferlinum aukningu á Ecorr samanborið við ólífræna ferilinn. Icorr gildið, sem er í réttu hlutfalli við tæringarhraðann, jókst í 0,328 μA cm-2 í Pseudomonas aeruginosa sýninu, fjórum sinnum hærra en í ólífræna sýninu (0,087 μA cm-2).
LPR er klassísk rafefnafræðileg aðferð án eyðileggingar fyrir hraðgreiningu á tæringu. Hún var einnig notuð til að rannsaka MIC32. Mynd 2c sýnir skautunarviðnámið (Rp) sem fall af útsetningartíma. Hærra Rp gildi þýðir minni tæringu. Innan fyrstu 24 klukkustundanna náði Rp 2707 HDSS hámarksgildi upp á 1955 kΩ cm2 fyrir ólífræn sýni og 1429 kΩ cm2 fyrir Pseudomonas aeruginosa sýni. Mynd 2c sýnir einnig að Rp gildið lækkaði hratt eftir einn dag og hélst síðan tiltölulega óbreytt næstu 13 daga. Rp gildi Pseudomonas aeruginosa sýnisins er um 40 kΩ cm2, sem er mun lægra en 450 kΩ cm2 gildið fyrir ólífræna sýnið.
Gildi icorr er í réttu hlutfalli við jafna tæringarhraða. Gildi þess er hægt að reikna út frá eftirfarandi Stern-Geary jöfnu,
Samkvæmt Zou o.fl. 33 var dæmigert gildi Tafel-halla B í þessari vinnu gert ráð fyrir að vera 26 mV/dec. Mynd 2d sýnir að icorr-gildi ólífræna 2707 sýnisins hélst tiltölulega stöðugt, en P. aeruginosa sýnið sveiflaðist mikið eftir fyrstu 24 klukkustundirnar. Icorr-gildi P. aeruginosa sýnanna voru umtalsvert hærri en hjá ólífrænu samanburðarsýnunum. Þessi þróun er í samræmi við niðurstöður um pólunarviðnám.
EIS er önnur óskemmandi aðferð sem notuð er til að lýsa rafefnafræðilegum viðbrögðum við tærð tengifleti. Viðnámsróf og útreiknuð rafrýmdargildi sýna sem verða fyrir ólífrænum miðlum og Pseudomonas aeruginosa lausn, Rb viðnám óvirkrar filmu/líffilmu sem myndast á yfirborði sýnisins, Rct hleðsluflutningsviðnám, Cdl rafsvörun tvöfaldrar lagsrýmdar (EDL) og QCPE stöðugs fasaþáttar (CPE) breytur. Þessum breytum var frekar greint með því að aðlaga gögnin með því að nota jafngildisrásarlíkan (EEC).
Mynd 3 sýnir dæmigerð Nyquist-myndrit (a og b) og Bode-myndrit (a' og b') af 2707 HDSS sýnum í lífrænum miðli og P. aeruginosa seyði fyrir mismunandi ræktunartíma. Þvermál Nyquist-hringsins minnkar í návist Pseudomonas aeruginosa. Bode-myndritið (mynd 3b') sýnir aukningu á stærð heildarviðnámsins. Upplýsingar um slökunartímafastann má fá með fasahámarksgildum. Mynd 4 sýnir einlags- (a) og tvílags- (b) byggðar efnislegar byggingar og samsvarandi EEC-gildi þeirra. CPE er sett inn í EEC líkanið. Aðgengi og viðnám þess eru tjáð á eftirfarandi hátt:
Tvær eðlisfræðilegar gerðir og samsvarandi jafngildar rásir til að aðlaga impedansróf 2707 HDSS sýnisins:
Þar sem Y0 er stærð CPE, j er ímyndaða talan eða (-1)1/2, ω er horntíðnin og n er aflstuðull CPE minni en 135. Andhverfa hleðsluflutningsviðnámsins (þ.e. 1/Rct) samsvarar tæringarhraðanum. Minni Rct þýðir hraðari tæringarhraði27. Eftir 14 daga ræktun náði Rct sýnanna úr Pseudomonas aeruginosa 32 kΩ cm2, sem er mun minna en 489 kΩ cm2 sýnanna sem ekki voru líffræðilegir (Tafla 4).
CLSM myndirnar og SEM myndirnar á mynd 5 sýna greinilega að líffilmuþekjan á yfirborði 2707 HDSS sýnisins er þétt eftir 7 daga. Hins vegar, eftir 14 daga, var líffilmuþekjan dreifð og nokkrar dauðar frumur komu fram. Tafla 5 sýnir þykkt líffilmunnar á 2707 HDSS sýni eftir útsetningu fyrir P. aeruginosa í 7 og 14 daga. Hámarksþykkt líffilmunnar breyttist úr 23,4 μm eftir 7 daga í 18,9 μm eftir 14 daga. Meðalþykkt líffilmunnar staðfesti einnig þessa þróun. Hún minnkaði úr 22,2 ± 0,7 μm eftir 7 daga í 17,8 ± 1,0 μm eftir 14 daga.
(a) Þrívíddar CLSM mynd eftir 7 daga, (b) Þrívíddar CLSM mynd eftir 14 daga, (c) SEM mynd eftir 7 daga og (d) SEM mynd eftir 14 daga.
EDS leiddi í ljós efnafræðileg frumefni í líffilmum og tæringarefnum á sýnum sem höfðu verið útsett fyrir P. aeruginosa í 14 daga. Mynd 6 sýnir að innihald C, N, O og P í líffilmum og tæringarefnum er mun hærra en í berum málmum, þar sem þessi frumefni tengjast líffilmum og umbrotsefnum þeirra. Örverur þurfa aðeins snefilmagn af krómi og járni. Hátt magn af Cr og Fe í líffilmunni og tæringarefnum á yfirborði sýnanna bendir til þess að málmgrindin hafi misst frumefni vegna tæringar.
Eftir 14 daga sást holur með og án P. aeruginosa í 2216E miðli. Fyrir ræktun var yfirborð sýnisins slétt og gallalaust (Mynd 7a). Eftir ræktun og fjarlægingu líffilmu og tæringarefna voru djúpustu holurnar á yfirborði sýnanna skoðaðar með CLSM, eins og sést á mynd 7b og c. Engar augljósar holur fundust á yfirborði ólífrænna samanburðarsýna (hámarksholudýpt 0,02 μm). Hámarksholudýpt af völdum Pseudomonas aeruginosa var 0,52 μm eftir 7 daga og 0,69 μm eftir 14 daga, byggt á meðalhámarksholudýpt 3 sýna (10 hámarksholudýptargildi voru valin fyrir hvert sýni) sem náðu 0,42 ± 0,12 μm og 0,52 ± 0,15 μm, talið í sömu röð (Tafla 5). Þessi holudýptargildi eru lítil en mikilvæg.
(a) Fyrir útsetningu, (b) 14 dagar í ólífrænu ræktunarmiðli og (c) 14 dagar í Pseudomonas aeruginosa seyði.
Mynd 8 sýnir XPS litróf mismunandi sýnisyfirborða og efnasamsetningar sem greind voru fyrir hvert yfirborð eru teknar saman í töflu 6. Í töflu 6 voru atómprósentur Fe og Cr í viðurvist P. aeruginosa (sýni A og B) mun lægri en í ólífrænum samanburðarsýnum (sýni C og D). Fyrir P. aeruginosa sýnið var Cr2p kjarnalitrófskúrfan aðlöguð að fjórum toppþáttum með bindingarorku (BE) gildi 574,4, 576,6, 578,3 og 586,8 eV, sem má rekja til Cr, Cr2O3, CrO3 og Cr(OH)3, talið í sömu röð (mynd 9a og b). Fyrir ólífræn sýni inniheldur Cr2p kjarnalitrófið tvo megintoppa fyrir Cr (573,80 eV fyrir BE) og Cr2O3 (575,90 eV fyrir BE) á mynd 9c og d, talið í sömu röð. Mest áberandi munurinn á ólífrænu og P. aeruginosa sýnunum var nærvera Cr6+ og hærra hlutfall Cr(OH)3 (BE upp á 586,8 eV) undir líffilmunni.
Breið XPS litróf yfirborðs 2707 HDSS sýnisins í báðum miðlunum eru 7 dagar og 14 dagar, talið í sömu röð.
(a) 7 daga útsetning fyrir P. aeruginosa, (b) 14 daga útsetning fyrir P. aeruginosa, (c) 7 daga í ólífrænu ræktunarsvæði og (d) 14 daga í ólífrænu ræktunarsvæði.
HDSS sýnir mikla tæringarþol í flestum umhverfum. Kim o.fl. 2 greindu frá því að UNS S32707 HDSS væri skilgreint sem mjög blandað DSS með PREN meira en 45. PREN gildi 2707 HDSS sýnisins í þessari rannsókn var 49. Þetta er vegna mikils króminnihalds og mikils mólýbden- og Ni-magns, sem er gagnlegt í súru og klóríðu umhverfi. Að auki er vel jafnvæg samsetning og gallalaus örbygging gagnleg fyrir stöðugleika og tæringarþol. Þrátt fyrir framúrskarandi efnaþol benda tilraunagögnin í þessari rannsókn til þess að 2707 HDSS sé ekki alveg ónæmt fyrir MIC í P. aeruginosa lífhimnum.
Rafefnafræðilegar niðurstöður sýndu að tæringarhraði 2707 HDSS í P. aeruginosa seyði jókst verulega eftir 14 daga samanborið við ólífrænan miðil. Á mynd 2a sést lækkun á Eocp bæði í lífrænum miðli og P. aeruginosa seyði fyrstu 24 klukkustundirnar. Eftir það hefur líffilman lokið við að þekja yfirborð sýnisins og Eocp verður tiltölulega stöðugt36. Hins vegar var magn lífræns Eocp mun hærra en í ólífrænum Eocp. Það eru ástæður til að ætla að þessi munur sé vegna myndunar P. aeruginosa líffilmu. Á mynd 2d, í návist P. aeruginosa, náði icorr gildi 2707 HDSS 0,627 μA cm-2, sem var stærðargráðu hærra en hjá ólífræna samanburðarhópnum (0,063 μA cm-2), sem var í samræmi við Rct gildið sem mælt var með EIS. Á fyrstu dögum jukust impedansgildi í P. aeruginosa seyði jókst vegna viðloðunar P. aeruginosa frumna og myndunar líffilma. Hins vegar, þegar líffilman þekur yfirborð sýnisins að fullu, minnkar viðnámið. Verndandi lagið verður fyrst fyrir árásum vegna myndunar líffilma og umbrotsefna líffilmunnar. Þess vegna minnkaði tæringarþolið með tímanum og viðloðun P. aeruginosa olli staðbundinni tæringu. Þróunin í lífrænum miðlum var önnur. Tæringarþol ólífrænna samanburðarsýna var mun hærra en samsvarandi gildi sýnanna sem voru útsett fyrir P. aeruginosa seyði. Ennfremur, fyrir lífræn sýni, náði Rct gildi 2707 HDSS 489 kΩ cm2 á 14. degi, sem var 15 sinnum Rct gildið (32 kΩ cm2) í návist P. aeruginosa. Þess vegna hefur 2707 HDSS framúrskarandi tæringarþol í dauðhreinsuðu umhverfi, en er ekki ónæmt fyrir MIC árás frá P. aeruginosa líffilmum.
Þessar niðurstöður má einnig sjá af pólunarkúrfunum á mynd 2b. Anodíska greiningin var rakin til myndunar líffilmu af völdum Pseudomonas aeruginosa og oxunarviðbragða málma. Á sama tíma er kaþóðaviðbrögðin súrefnisminnkun. Nærvera P. aeruginosa jók tæringarstraumþéttleika verulega, um það bil einni stærðargráðu hærri en ólífræna samanburðurinn. Þetta bendir til þess að P. aeruginosa líffilma eykur staðbundna tæringu á 2707 HDSS. Yuan o.fl.29 komust að því að tæringarstraumþéttleiki 70/30 Cu-Ni málmblöndu jókst við árekstur með P. aeruginosa líffilmu. Þetta gæti stafað af lífhvötun súrefnisminnkunar með Pseudomonas aeruginosa líffilmum. Þessi athugun gæti einnig skýrt MIC 2707 HDSS í þessari vinnu. Loftháðar líffilmur geta einnig haft minna súrefni undir sér. Þess vegna gæti vanræksla á að enduróvirkja málmyfirborðið með súrefni verið þáttur í MIC í þessari vinnu.
Dickinson o.fl. 38 bentu á að hraði efna- og rafefnafræðilegra viðbragða geti verið undir beinum áhrifum af efnaskiptavirkni kyrrstæðra baktería á yfirborði sýnisins og eðli tæringarafurða. Eins og sést á mynd 5 og töflu 5 minnkaði bæði fjöldi frumna og þykkt líffilmunnar eftir 14 daga. Þetta má rökrétt útskýra með því að eftir 14 daga dóu flestar kyrrstæðru frumurnar á yfirborði 2707 HDSS vegna næringarefnaskorts í 2216E miðlinum eða losunar eitraðra málmjóna úr 2707 HDSS fylkinu. Þetta er takmörkun á lotutilraunum.
Í þessari vinnu stuðlaði líffilma P. aeruginosa að staðbundinni rýrnun Cr og Fe undir líffilmunni á yfirborði 2707 HDSS (Mynd 6). Í töflu 6 sést minnkun Fe og Cr í sýni D samanborið við sýni C, sem bendir til þess að uppleyst Fe og Cr af völdum P. aeruginosa líffilmu hafi haldist lengur en fyrstu 7 dagana. 2216E miðillinn er notaður til að herma eftir sjávarumhverfi. Hann inniheldur 17700 ppm Cl-, sem er sambærilegt við það sem finnst í náttúrulegum sjó. Nærvera 17700 ppm Cl- var aðalástæðan fyrir minnkun Cr í 7 og 14 daga lífrænum sýnum sem greind voru með XPS. Í samanburði við P. aeruginosa sýni var upplausn Cr í lífrænum sýnum mun minni vegna sterkrar Cl− viðnáms 2707 HDSS í lífrænu umhverfi. Mynd 9 sýnir nærveru Cr6+ í óvirkjunarfilmunni. Það gæti átt þátt í að P fjarlægir Cr af stályfirborðum. aeruginosa líffilma, eins og Chen og Clayton lögðu til.
Vegna bakteríuvaxtar voru pH-gildi miðilsins fyrir og eftir ræktun 7,4 og 8,2, talið í sömu röð. Því er ólíklegt að tæring af völdum lífrænna sýru sé þáttur í þessari vinnu undir líffilmu P. aeruginosa vegna tiltölulega hás pH-gildis í meginmiðlinum. pH-gildi ólífræna samanburðarmiðilsins breyttist ekki marktækt (frá upphaflegu 7,4 í loka 7,5) á 14 daga prófunartímabilinu. Hækkun pH-gildis í bólusetningarmiðlinum eftir ræktun stafaði af efnaskiptavirkni P. aeruginosa og reyndist hafa sömu áhrif á pH-gildi án prófunarræma.
Eins og sést á mynd 7 var hámarksdýpt gryfjunnar sem myndaðist af lífhimnu P. aeruginosa 0,69 μm, sem var mun meira en í ólífræna miðlinum (0,02 μm). Þetta er í samræmi við rafefnafræðileg gögn sem lýst er hér að ofan. 0,69 μm gryfjudýptin er meira en tífalt minni en 9,5 μm gildið sem greint var frá fyrir 2205 DSS við sömu aðstæður. Þessi gögn sýna að 2707 HDSS sýnir betri MIC-þol samanborið við 2205 DSS. Þetta ætti ekki að koma á óvart, þar sem 2707 HDSS hefur hærra króminnihald, sem veitir lengri endingargóða myndun vegna jafnvægis í fasabyggingu án skaðlegra útfellinga, sem gerir P. aeruginosa erfiðara fyrir að óvirkjast og hefja sólmyrkvun.
Að lokum má segja að MIC-götumyndun fannst á yfirborði 2707 HDSS í P. aeruginosa seyði samanborið við hverfandi götumyndun í ólífrænum miðlum. Þessi vinna sýnir að 2707 HDSS hefur betri MIC-þol en 2205 DSS, en það er ekki fullkomlega ónæmt fyrir MIC vegna P. aeruginosa líffilmu. Þessar niðurstöður hjálpa við val á hentugu ryðfríu stáli og áætla endingartíma fyrir sjávarumhverfið.
Afsláttarmiðinn fyrir 2707 HDSS er frá Málmfræðideild Northeastern-háskólans (NEU) í Shenyang í Kína. Efnasamsetning 2707 HDSS er sýnd í töflu 1, sem var greind af efnisgreiningar- og prófunardeild NEU. Öll sýni voru meðhöndluð í lausn við 1180°C í 1 klukkustund. Áður en tæringarprófun fór fram var myntlaga 2707 HDSS með yfirborðsflatarmáli upp á 1 cm2 pússað í 2000 grit með kísilkarbíðpappír og síðan pússað með 0,05 μm Al2O3 duftsviflausn. Hliðar og botn eru varin með óvirkri málningu. Eftir þurrkun voru sýnin skoluð með sæfðu afjónuðu vatni og sótthreinsuð með 75% (v/v) etanóli í 0,5 klst. Þau voru síðan loftþurrkað undir útfjólubláu (UV) ljósi í 0,5 klukkustundir fyrir notkun.
Stofninn Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 var keyptur frá Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC) í Kína. Pseudomonas aeruginosa var ræktaður loftháð við 37°C í 250 ml flöskum og 500 ml rafefnafræðilegum glerfrumum með því að nota Marine 2216E fljótandi miðil (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Kína). Miðill (g/L): 19,45 NaCl, 5,98 MgCl2, 3,24 Na2SO4, 1,8 CaCl2, 0,55 KCl, 0,16 Na2CO3, 0,08 KBr, 0,034 SrCl2, 0,08 SrBr2, 0,022 H3BO3, 0,004 NaSiO3, 0016 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4. , 5,0 peptón, 1,0 gerþykkni og 0,1 járnsítrat. Sjálfsofnið við 121°C í 20 mínútur fyrir ígræðslu. Teljið kyrrsetufrumur og sviffrumur með blóðfrumumæli undir ljóssmásjá við 400 falda stækkun. Upphafleg frumuþéttni sviffrumu Pseudomonas aeruginosa strax eftir ígræðslu var um það bil 106 frumur/ml.
Rafefnafræðilegar prófanir voru framkvæmdar í hefðbundinni þriggja rafskauta glerfrumu með meðalrúmmáli upp á 500 ml. Platínuplata og mettuð kalómel rafskaut (SCE) voru tengd við hvarfefnið með Luggin háræðum fylltum með saltbrúmum, sem þjónuðu sem mót- og viðmiðunarrafskaut, talið í sömu röð. Til að búa til vinnurafskautin var gúmmíhúðaður koparvír festur við hvert sýni og þakinn með epoxy, sem skildi eftir um það bil 1 cm2 af einhliða yfirborðsflatarmáli fyrir vinnurafskautið. Við rafefnafræðilegar mælingar voru sýni sett í 2216E miðil og haldið við stöðugan ræktunarhita (37°C) í vatnsbaði. OCP, LPR, EIS og hugsanleg hreyfifræðileg skautunargögn voru mæld með Autolab spennumæli (Tilvísun 600TM, Gamry Instruments, Inc., Bandaríkjunum). LPR prófanir voru skráðar við skönnunarhraða 0,125 mV s-1 yfir sviðið -5 og 5 mV með Eocp og sýnatökutíðni 1 Hz. EIS var framkvæmt með sínusbylgju á tíðnibilinu 0,01. upp í 10.000 Hz með því að nota 5 mV spennu við stöðugt Eocp. Fyrir spennusveifluna voru rafskautin í opnu rásarham þar til stöðugt gildi fyrir frjálsa tæringarspennu var náð. Pólunarferlar voru síðan keyrðir frá -0,2 til 1,5 V samanborið við Eocp við skönnunarhraða 0,166 mV/s. Hver prófun var endurtekin 3 sinnum með og án P. aeruginosa.
Sýni til málmgreiningar voru vélrænt pússuð með 2000 grit rökum SiC pappír og síðan frekar pússuð með 0,05 μm Al2O3 duftsviflausn til sjónrænnar athugunar. Málmgreining var framkvæmd með ljósasmásjá. Sýnin voru etsuð með 10% kalíumhýdroxíðlausn 43.
Eftir ræktun voru sýnin þvegin þrisvar sinnum með fosfatjafnvæddri saltlausn (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) og síðan fest með 2,5% (v/v) glútaraldehýði í 10 klukkustundir til að festa líffilmuna. Þau voru síðan þurrkuð með stigvaxandi röð (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% og 100% v/v) af etanóli áður en þau voru loftþurrkuð. Að lokum er yfirborð sýnisins sprautað með gullfilmu til að veita leiðni fyrir SEM athugun. SEM myndirnar voru einbeittar að blettunum með mestu kyrrsetu P. aeruginosa frumunum á yfirborði hvers sýnis. Framkvæma EDS greiningu til að finna efnafræðileg frumefni. Zeiss Confocal Laser Scanning Microscope (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Þýskalandi) var notað til að mæla dýpt holunnar. Til að fylgjast með tæringarholunum undir líffilmunni var prófunarhlutinn fyrst hreinsaður samkvæmt kínverskum þjóðarstaðli. (CNS) GB/T4334.4-2000 til að fjarlægja tæringarafurðir og líffilmu af yfirborði prófunarhlutans.
Röntgenljósrafeindalitrófsgreining (XPS, ESCALAB250 yfirborðsgreiningarkerfi, Thermo VG, Bandaríkin) var framkvæmd með einlita röntgengeislagjafa (ál Kα lína við 1500 eV orku og 150 W afl) yfir breitt bindingarorkubil 0 við staðalaðstæður –1350 eV. Hágæða litróf voru skráð með 50 eV gegnumgangsorku og 0,2 eV þrepastærð.
Ræktuðu sýnin voru fjarlægð og skoluð varlega með PBS (pH 7,4 ± 0,2) í 15 sekúndur og 45 mínútur. Til að fylgjast með lífvænleika baktería í líffilmunum á sýnunum voru líffilmurnar litaðar með LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, Bandaríkjunum). Kitið inniheldur tvö flúrljómandi litarefni, grænt flúrljómandi SYTO-9 litarefni og rautt flúrljómandi própídíumjoðíð (PI) litarefni. Með CLSM tákna flúrljómandi grænir og rauðir punktar lifandi og dauðar frumur, talið í sömu röð. Til litunar var 1 ml af blöndu sem innihélt 3 μl af SYTO-9 og 3 μl af PI lausn ræktað í 20 mínútur við stofuhita (23°C) í myrkri. Að því loknu voru lituðu sýnin skoðuð við tvær bylgjulengdir (488 nm fyrir lifandi frumur og 559 nm fyrir dauðar frumur) með Nikon CLSM tæki (C2 Plus, Nikon, Japan). Þykkt líffilmunnar var mæld í þrívíddar skönnunarham.
Hvernig á að vitna í þessa grein: Li, H. o.fl. Örverufræðileg tæring á 2707 ofur tvíhliða ryðfríu stáli af völdum sjávar Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Sprungumyndun vegna spennutæringar í LDX 2101 tvíþættu ryðfríu stáli í klóríðlausn í viðurvist þíósúlfats. coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Áhrif hitameðferðar í lausn og köfnunarefnis í hlífðargasi á tæringarþol gegn gryfju í suðu úr ofur-tvíhliða ryðfríu stáli. coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Samanburðarrannsókn á efnafræðilegri rannsókn á örverufræðilegri og rafefnafræðilega framkölluðum tæringu í 316L ryðfríu stáli. coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Rafefnafræðileg hegðun 2205 tvíhliða ryðfríu stáli í basískum lausnum með mismunandi pH í viðurvist klóríðs. Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Áhrif líffilma sjávar á tæringu: stutt yfirlit. Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).