Grazzi talli żort Nature.com. Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ limitat għas-CSS. Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibilità fl-Internet Explorer). Sadanittant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, se nirrendu s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Il-korrużjoni mikrobjali (MIC) hija problema serja f'ħafna industriji, peress li tista' twassal għal telf ekonomiku enormi. L-azzar inossidabbli super duplex 2707 (2707 HDSS) jintuża f'ambjenti marittimi minħabba r-reżistenza kimika eċċellenti tiegħu. Madankollu, ir-reżistenza tiegħu għall-MIC ma ġietx murija b'mod sperimentali. Dan l-istudju eżamina l-imġiba tal-MIC 2707 HDSS ikkawżata mill-batterju aerobiku tal-baħar Pseudomonas aeruginosa. L-analiżi elettrokimika wriet li fil-preżenza tal-bijofilm Pseudomonas aeruginosa fil-mezz 2216E, isseħħ bidla pożittiva fil-potenzjal tal-korrużjoni u żieda fid-densità tal-kurrent tal-korrużjoni. L-analiżi tal-ispettroskopija tal-fotoelettroni bir-raġġi-X (XPS) uriet tnaqqis fil-kontenut ta' Cr fuq il-wiċċ tal-kampjun taħt il-bijofilm. L-analiżi viżwali tal-ħofor uriet li l-bijofilm P. aeruginosa pproduċa fond massimu tal-ħofor ta' 0.69 µm matul 14-il jum ta' inkubazzjoni. Għalkemm dan huwa żgħir, jindika li 2707 HDSS mhuwiex kompletament immuni għall-MIC tal-bijofilms ta' P. aeruginosa.
L-azzar inossidabbli duplex (DSS) jintuża ħafna f'diversi industriji minħabba l-kombinazzjoni perfetta ta' proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti u reżistenza għall-korrużjoni1,2. Madankollu, xorta jseħħ pitting lokalizzat u jaffettwa l-integrità ta' dan l-azzar3,4. Id-DSS mhuwiex reżistenti għall-korrużjoni mikrobjali (MIC)5,6. Minkejja l-firxa wiesgħa ta' applikazzjonijiet għad-DSS, għad hemm ambjenti fejn ir-reżistenza għall-korrużjoni tad-DSS mhijiex biżżejjed għal użu fit-tul. Dan ifisser li huma meħtieġa materjali aktar għaljin b'reżistenza għall-korrużjoni ogħla. Jeon et al7 sabu li anke l-azzar inossidabbli super duplex (SDSS) għandu xi limitazzjonijiet f'termini ta' reżistenza għall-korrużjoni. Għalhekk, f'xi każijiet, huwa meħtieġ azzar inossidabbli super duplex (HDSS) b'reżistenza għall-korrużjoni ogħla. Dan wassal għall-iżvilupp ta' HDSS illigat ħafna.
Ir-reżistenza għall-korrużjoni tad-DSS tiddependi fuq il-proporzjon tal-fażijiet alfa u gamma u hija mnaqqsa fir-reġjuni Cr, Mo u W 8, 9, 10 biswit it-tieni fażi. L-HDSS fih kontenut għoli ta' Cr, Mo u N11, għalhekk għandu reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni u valur għoli (45-50) tan-numru ta' reżistenza ekwivalenti għall-pitting (PREN) determinat minn wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. %W) + 16% wt. N12. Ir-reżistenza eċċellenti tiegħu għall-korrużjoni tiddependi fuq kompożizzjoni bbilanċjata li fiha madwar 50% fażijiet ferritiċi (α) u 50% fażijiet awstenitiċi (γ). L-HDSS għandu proprjetajiet mekkaniċi aħjar u reżistenza ogħla għall-korrużjoni tal-klorur. Reżistenza mtejba għall-korrużjoni testendi l-użu tal-HDSS f'ambjenti tal-klorur aktar aggressivi bħal ambjenti tal-baħar.
L-MICs huma problema ewlenija f'ħafna industriji bħall-industriji taż-żejt u l-gass u l-ilma14. L-MIC jammonta għal 20% tal-ħsara kollha mill-korrużjoni15. L-MIC hija korrużjoni bijoelettrokimika li tista' tiġi osservata f'ħafna ambjenti. Il-bijofilms li jiffurmaw fuq uċuħ tal-metall jibdlu l-kundizzjonijiet elettrokimiċi, u b'hekk jaffettwaw il-proċess tal-korrużjoni. Huwa maħsub b'mod wiesa' li l-korrużjoni tal-MIC hija kkawżata mill-bijofilms. Il-mikroorganiżmi elettroġeniċi jikkunsmaw il-metalli biex jiksbu l-enerġija li jeħtieġu biex jgħixu17. Studji reċenti tal-MIC urew li l-EET (trasferiment ta' elettroni extraċellulari) huwa l-fattur li jillimita r-rata fl-MIC ikkaġunat minn mikroorganiżmi elettroġeniċi. Zhang et al. 18 urew li l-intermedjarji tal-elettroni jaċċelleraw it-trasferiment tal-elettroni bejn iċ-ċelloli Desulfovibrio sessificans u l-azzar inossidabbli 304, li jirriżulta f'attakk tal-MIC aktar sever. Anning et al. 19 u Wenzlaff et al. 20 urew li l-bijofilms ta' batterji korrużivi li jnaqqsu s-sulfat (SRBs) jistgħu jassorbu direttament l-elettroni minn sottostrati tal-metall, li jirriżulta f'pitting sever.
Id-DSS huwa magħruf li huwa suxxettibbli għall-MIC f'mezzi li fihom SRBs, batterji li jnaqqsu l-ħadid (IRBs), eċċ. 21. Dawn il-batterji jikkawżaw pitting lokalizzat fuq il-wiċċ tad-DSS taħt il-bijofilms 22,23. B'differenza mid-DSS, l-MIC tal-HDSS24 mhuwiex magħruf sew.
Pseudomonas aeruginosa huwa batterju Gram-negattiv, motili, f'forma ta' virga li huwa mifrux ħafna fin-natura25. Pseudomonas aeruginosa huwa wkoll grupp mikrobjali ewlieni fl-ambjent tal-baħar, li jikkawża konċentrazzjonijiet elevati ta' MIC. Pseudomonas huwa involut b'mod attiv fil-proċess ta' korrużjoni u huwa rikonoxxut bħala kolonizzatur pijunier matul il-formazzjoni tal-bijofilm. Mahat et al. 28 u Yuan et al. 29 urew li Pseudomonas aeruginosa għandu t-tendenza li jżid ir-rata ta' korrużjoni tal-azzar ħafif u l-ligi f'ambjenti akkwatiċi.
L-għan ewlieni ta’ dan ix-xogħol kien li jiġu investigati l-proprjetajiet tal-MIC 2707 HDSS ikkawżati mill-batterju aerobiku tal-baħar Pseudomonas aeruginosa bl-użu ta’ metodi elettrokimiċi, metodi ta’ analiżi tal-wiċċ u analiżi tal-prodott tal-korrużjoni. Studji elettrokimiċi, inkluż potenzjal ta’ ċirkwit miftuħ (OCP), reżistenza għall-polarizzazzjoni lineari (LPR), spettroskopija tal-impedenza elettrokimika (EIS), u polarizzazzjoni dinamika potenzjali, twettqu biex jiġi studjat l-imġiba tal-MIC 2707 HDSS. Twettqet analiżi spettrometrika dispersiva tal-enerġija (EDS) biex jinstabu elementi kimiċi fuq wiċċ imsaddad. Barra minn hekk, intużat spettroskopija fotoelettronika bir-raġġi-X (XPS) biex tiddetermina l-istabbiltà tal-passivazzjoni tal-film tal-ossidu taħt l-influwenza ta’ ambjent tal-baħar li fih Pseudomonas aeruginosa. Il-fond tal-ħofor tkejjel taħt mikroskopju konfokali tal-iskannjar bil-lejżer (CLSM).
It-Tabella 1 turi l-kompożizzjoni kimika tas-2707 HDSS. It-Tabella 2 turi li s-2707 HDSS għandu proprjetajiet mekkaniċi eċċellenti b'saħħa ta' rendiment ta' 650 MPa. Fil-figura 1 turi l-mikrostruttura ottika tas-2707 HDSS ittrattat bis-sħana f'soluzzjoni. Fil-mikrostruttura li fiha madwar 50% fażijiet awsteniti u 50% ferrite, huma viżibbli faxex tawwalin ta' fażijiet awsteniti u ferrite mingħajr fażijiet sekondarji.
Il-figura 2a turi l-potenzjal taċ-ċirkwit miftuħ (Eocp) kontra l-ħin ta' espożizzjoni għal 2707 HDSS f'mezz abijotiku 2216E u brodu ta' P. aeruginosa għal 14-il jum f'temperatura ta' 37°C. Din turi li l-akbar u l-aktar bidla sinifikanti f'Eocp isseħħ fl-ewwel 24 siegħa. Il-valuri tal-Eocp fiż-żewġ każijiet laħqu l-ogħla livell ta' -145 mV (meta mqabbel ma' SCE) wara madwar 16-il siegħa u mbagħad niżlu drastikament, u laħqu -477 mV (meta mqabbel ma' SCE) u -236 mV (meta mqabbel ma' SCE) għall-kampjun abijotiku. u kupuni ta' P. Pseudomonas aeruginosa, rispettivament). Wara 24 siegħa, il-valur tal-Eocp 2707 HDSS għal P. aeruginosa kien relattivament stabbli f'-228 mV (meta mqabbel ma' SCE), filwaqt li l-valur korrispondenti għal kampjuni mhux bijoloġiċi kien ta' madwar -442 mV (meta mqabbel ma' SCE). L-Eocp fil-preżenza ta' P. aeruginosa kien pjuttost baxx.
Studju elettrokimiku ta' 2707 kampjuni HDSS f'mezz abijotiku u brodu ta' Pseudomonas aeruginosa f'temperatura ta' 37 °C:
(a) Eocp bħala funzjoni tal-ħin ta' espożizzjoni, (b) kurvi ta' polarizzazzjoni fil-jum 14, (ċ) Rp bħala funzjoni tal-ħin ta' espożizzjoni, u (d) icorr bħala funzjoni tal-ħin ta' espożizzjoni.
It-Tabella 3 turi l-parametri tal-korrużjoni elettrokimika ta' 2707 kampjun HDSS esposti għal mezzi abijotiċi u inokulati b'Pseudomonas aeruginosa fuq perjodu ta' 14-il jum. It-tanġenti tal-kurvi tal-anodu u tal-katodu ġew estrapolati biex jinkisbu intersezzjonijiet li jagħtu d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni (icorr), il-potenzjal tal-korrużjoni (Ecorr) u l-inklinazzjoni Tafel (βα u βc) skont metodi standard30,31.
Kif muri fil-figura 2b, bidla 'l fuq fil-kurva ta' P. aeruginosa rriżultat f'żieda fl-Ecorr meta mqabbla mal-kurva abijotika. Il-valur tal-icorr, li huwa proporzjonali għar-rata tal-korrużjoni, żdied għal 0.328 µA cm-2 fil-kampjun ta' Pseudomonas aeruginosa, li huwa erba' darbiet akbar milli fil-kampjun mhux bijoloġiku (0.087 µA cm-2).
LPR huwa metodu elettrokimiku klassiku mhux distruttiv għall-analiżi rapida tal-korrużjoni. Intuża wkoll biex jiġi studjat l-MIC32. Il-figura 2c turi r-reżistenza għall-polarizzazzjoni (Rp) bħala funzjoni tal-ħin ta' espożizzjoni. Valur Rp ogħla jfisser inqas korrużjoni. Fl-ewwel 24 siegħa, Rp 2707 HDSS laħaq il-quċċata ta' 1955 kΩ cm2 għal kampjuni abijotiċi u 1429 kΩ cm2 għal kampjuni ta' Pseudomonas aeruginosa. Il-Figura 2c turi wkoll li l-valur Rp naqas malajr wara jum u mbagħad baqa' relattivament l-istess matul it-13-il jum ta' wara. Il-valur Rp ta' kampjun ta' Pseudomonas aeruginosa huwa madwar 40 kΩ cm2, li huwa ħafna inqas mill-valur ta' 450 kΩ cm2 ta' kampjun mhux bijoloġiku.
Il-valur ta' icorr huwa proporzjonali għar-rata uniformi tal-korrużjoni. Il-valur tiegħu jista' jiġi kkalkulat mill-ekwazzjoni ta' Stern-Giri li ġejja:
Skont Zoe et al. 33, il-valur tipiku tal-inklinazzjoni Tafel B f'dan ix-xogħol ittieħed li huwa 26 mV/dec. Il-Figura 2d turi li l-icorr tal-kampjun mhux bijoloġiku 2707 baqa' relattivament stabbli, filwaqt li l-kampjun ta' P. aeruginosa varja ħafna wara l-ewwel 24 siegħa. Il-valuri tal-icorr tal-kampjuni ta' P. aeruginosa kienu ordni ta' kobor ogħla minn dawk tal-kontrolli mhux bijoloġiċi. Din ix-xejra hija konsistenti mar-riżultati tar-reżistenza għall-polarizzazzjoni.
L-EIS huwa metodu ieħor mhux distruttiv użat biex jikkaratterizza reazzjonijiet elettrokimiċi fuq uċuħ imsaddmin. Spettri tal-impedenza u valuri kkalkulati tal-kapaċitanza ta' kampjuni esposti għal ambjent abjotiku u soluzzjoni ta' Pseudomonas aeruginosa, reżistenza passiva tal-film/bijofilm Rb iffurmata fuq il-wiċċ tal-kampjun, reżistenza għat-trasferiment tal-ċarġ Rct, kapaċitanza elettrika b'saff doppju Cdl (EDL) u parametri kostanti tal-element tal-fażi QCPE (CPE). Dawn il-parametri ġew analizzati aktar billi d-dejta twaħħlet bl-użu ta' mudell ta' ċirkwit ekwivalenti (EEC).
Fil-figura 3 jidhru plottijiet tipiċi ta' Nyquist (a u b) u plottijiet ta' Bode (a' u b') għal 2707 kampjun HDSS f'mezzi abijotiċi u brodu ta' P. aeruginosa għal ħinijiet ta' inkubazzjoni differenti. Id-dijametru taċ-ċirku ta' Nyquist jonqos fil-preżenza ta' Pseudomonas aeruginosa. Il-plott ta' Bode (Fig. 3b') juri ż-żieda fl-impedenza totali. Informazzjoni dwar il-kostanti tal-ħin ta' rilassament tista' tinkiseb mill-massimi tal-fażi. Fil-figura 4 jidhru l-istrutturi fiżiċi bbażati fuq saff wieħed (a) u saff doppju (b) u l-EECs korrispondenti. Is-CPE huwa introdott fil-mudell tal-EEC. L-ammissjoni u l-impedenza tiegħu huma espressi kif ġej:
Żewġ mudelli fiżiċi u ċirkwiti ekwivalenti korrispondenti biex jitwaħħlu l-ispettru tal-impedenza tal-kampjun 2707 HDSS:
Fejn Y0 huwa l-valur tal-KPI, j huwa n-numru immaġinarju jew (-1)1/2, ω hija l-frekwenza angolari, n huwa l-indiċi tal-qawwa tal-KPI inqas minn wieħed35. L-inverżjoni tar-reżistenza għat-trasferiment tal-ċarġ (jiġifieri 1/Rct) tikkorrispondi mar-rata tal-korrużjoni. Iktar ma jkun żgħir Rct, iktar tkun għolja r-rata tal-korrużjoni27. Wara 14-il jum ta' inkubazzjoni, l-Rct tal-kampjuni ta' Pseudomonas aeruginosa laħaq it-32 kΩ cm2, li huwa ħafna inqas mill-489 kΩ cm2 tal-kampjuni mhux bijoloġiċi (Tabella 4).
L-immaġnijiet CLSM u l-immaġnijiet SEM fil-Figura 5 juru b'mod ċar li l-kisi tal-bijofilm fuq il-wiċċ tal-kampjun HDSS 2707 wara 7 ijiem huwa dens. Madankollu, wara 14-il jum, il-kopertura tal-bijofilm kienet fqira u dehru xi ċelluli mejta. It-Tabella 5 turi l-ħxuna tal-bijofilm fuq 2707 kampjun HDSS wara espożizzjoni għal P. aeruginosa għal 7 u 14-il jum. Il-ħxuna massima tal-bijofilm inbidlet minn 23.4 µm wara 7 ijiem għal 18.9 µm wara 14-il jum. Il-ħxuna medja tal-bijofilm ikkonfermat ukoll din ix-xejra. Din naqset minn 22.2 ± 0.7 μm wara 7 ijiem għal 17.8 ± 1.0 μm wara 14-il jum.
(a) Immaġni 3-D CLSM wara 7 ijiem, (b) Immaġni 3-D CLSM wara 14-il jum, (ċ) Immaġni SEM wara 7 ijiem, u (d) Immaġni SEM wara 14-il jum.
L-EMF żvela elementi kimiċi fil-bijofilms u prodotti tal-korrużjoni fuq kampjuni esposti għal P. aeruginosa għal 14-il jum. Fil-figura 6 turi li l-kontenut ta' C, N, O, u P fil-bijofilms u prodotti tal-korrużjoni huwa sinifikament ogħla milli fil-metalli puri, peress li dawn l-elementi huma assoċjati mal-bijofilms u l-metaboliti tagħhom. Il-mikrobi jeħtieġu biss ammonti żgħar ta' kromju u ħadid. Livelli għoljin ta' Cr u Fe fil-bijofilm u prodotti tal-korrużjoni fuq il-wiċċ tal-kampjuni jindikaw li l-matriċi tal-metall tilfet elementi minħabba l-korrużjoni.
Wara 14-il jum, ġew osservati ħofor bi u mingħajr P. aeruginosa fil-mezz 2216E. Qabel l-inkubazzjoni, il-wiċċ tal-kampjuni kien lixx u ħieles minn difetti (Fig. 7a). Wara l-inkubazzjoni u t-tneħħija tal-bijofilm u l-prodotti tal-korrużjoni, l-aktar ħofor fondi fuq il-wiċċ tal-kampjuni ġew eżaminati bl-użu tas-CLSM, kif muri fil-Fig. 7b u ċ. Ma nstabet l-ebda ħofor ovvju fuq il-wiċċ tal-kontrolli mhux bijoloġiċi (fond massimu tal-ħofor 0.02 µm). Il-fond massimu tal-ħofor ikkawżat minn P. aeruginosa kien ta' 0.52 µm wara 7 ijiem u 0.69 µm wara 14-il jum, ibbażat fuq il-fond massimu medju tal-ħofor minn 3 kampjuni (intgħażlu 10 fondijiet massimi ta' ħofor għal kull kampjun). Kisba ta' 0.42 ± 0.12 µm u 0.52 ± 0.15 µm, rispettivament (Tabella 5). Dawn il-valuri tal-fond tat-toqob huma żgħar iżda importanti.
(a) qabel l-espożizzjoni, (b) 14-il jum f'ambjent abijotiku, u (ċ) 14-il jum fil-brodu ta' Pseudomonas aeruginosa.
Fit-Tabella 8 jidhru l-ispettri XPS ta' diversi uċuħ tal-kampjuni, u l-kompożizzjoni kimika analizzata għal kull wiċċ hija miġbura fil-qosor fit-Tabella 6. Fit-Tabella 6, il-perċentwali atomiċi ta' Fe u Cr fil-preżenza ta' P. aeruginosa (kampjuni A u B) kienu ħafna aktar baxxi minn dawk tal-kontrolli mhux bijoloġiċi (kampjuni C u D). Għal kampjun ta' P. aeruginosa, il-kurva spettrali fil-livell tan-nukleu Cr2p ġiet imwaħħla ma' erba' komponenti tal-quċċata b'enerġiji ta' rbit (BE) ta' 574.4, 576.6, 578.3 u 586.8 eV, li jistgħu jiġu attribwiti lil Cr, Cr2O3, CrO3. u Cr(OH)3, rispettivament (Fig. 9a u b). Għal kampjuni mhux bijoloġiċi, l-ispettru tal-livell ewlieni ta' Cr2p fih żewġ qċaċet ewlenin għal Cr (573.80 eV għal BE) u Cr2O3 (575.90 eV għal BE) fil-Figuri 9c u d, rispettivament. L-aktar differenza impressjonanti bejn kampjuni abijotiċi u kampjuni ta' P. aeruginosa kienet il-preżenza ta' Cr6+ u proporzjon relattiv ogħla ta' Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) taħt il-bijofilm.
L-ispettri wesgħin tal-XPS tal-wiċċ tal-kampjun 2707 HDSS f'żewġ mezzi huma ta' 7 u 14-il jum, rispettivament.
(a) 7 ijiem ta' espożizzjoni għal P. aeruginosa, (b) 14-il jum ta' espożizzjoni għal P. aeruginosa, (ċ) 7 ijiem f'ambjent abijotiku, u (d) 14-il jum f'ambjent abijotiku.
L-HDSS juri livell għoli ta’ reżistenza għall-korrużjoni fil-biċċa l-kbira tal-ambjenti. Kim et al.2 irrappurtaw li l-HDSS UNS S32707 ġie identifikat bħala DSS illigat ħafna b’PREN akbar minn 45. Il-valur PREN tal-kampjun 2707 HDSS f’dan ix-xogħol kien ta’ 49. Dan minħabba l-kontenut għoli ta’ kromju u l-kontenut għoli ta’ molibdenu u nikil, li huma utli f’ambjenti aċidużi, u ambjenti b’kontenut għoli ta’ klorur. Barra minn hekk, kompożizzjoni bbilanċjata tajjeb u mikrostruttura mingħajr difetti huma ta’ benefiċċju għall-istabbiltà strutturali u r-reżistenza għall-korrużjoni. Madankollu, minkejja r-reżistenza kimika eċċellenti tiegħu, id-dejta sperimentali f’dan ix-xogħol tissuġġerixxi li s-2707 HDSS mhuwiex kompletament immuni għall-MICs tal-bijofilm ta’ P. aeruginosa.
Ir-riżultati elettrokimiċi wrew li r-rata ta' korrużjoni ta' 2707 HDSS fil-brodu ta' P. aeruginosa żdiedet b'mod sinifikanti wara 14-il jum meta mqabbla mal-ambjent mhux bijoloġiku. Fil-Figura 2a, ġie osservat tnaqqis fl-Eocp kemm fil-mezz abijotiku kif ukoll fil-brodu ta' P. aeruginosa matul l-ewwel 24 siegħa. Wara dan, il-bijofilm ikopri kompletament il-wiċċ tal-kampjun, u l-Eocp isir relattivament stabbli36. Madankollu, il-livell bijoloġiku ta' Eocp kien ħafna ogħla mil-livell mhux bijoloġiku ta' Eocp. Hemm raġunijiet biex wieħed jemmen li din id-differenza hija assoċjata mal-formazzjoni ta' bijofilms ta' P. aeruginosa. Fil-figura 2d fil-preżenza ta' P. aeruginosa, il-valur tal-icorr 2707 HDSS laħaq 0.627 μA cm-2, li huwa ordni ta' kobor ogħla minn dak tal-kontroll abijotiku (0.063 μA cm-2), li kien konsistenti mal-valur Rct imkejjel mill-EIS. Matul l-ewwel ftit jiem, il-valuri tal-impedenza fil-brodu ta' P. aeruginosa żdiedu minħabba t-twaħħil taċ-ċelloli ta' P. aeruginosa u l-formazzjoni ta' bijofilms. Madankollu, meta l-bijofilm ikopri kompletament il-wiċċ tal-kampjun, l-impedenza tonqos. Is-saff protettiv jiġi attakkat primarjament minħabba l-formazzjoni ta' bijofilms u metaboliti tal-bijofilm. Konsegwentement, ir-reżistenza għall-korrużjoni naqset maż-żmien u t-twaħħil ta' P. aeruginosa kkawża korrużjoni lokalizzata. Ix-xejriet f'ambjenti abijotiċi kienu differenti. Ir-reżistenza għall-korrużjoni tal-kontroll mhux bijoloġiku kienet ħafna ogħla mill-valur korrispondenti tal-kampjuni esposti għall-brodu ta' P. aeruginosa. Barra minn hekk, għal aċċessjonijiet abijotiċi, il-valur ta' Rct 2707 HDSS laħaq 489 kΩ cm2 fil-jum 14, li huwa 15-il darba ogħla mill-valur ta' Rct (32 kΩ cm2) fil-preżenza ta' P. aeruginosa. Għalhekk, 2707 HDSS għandu reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni f'ambjent sterili, iżda mhuwiex reżistenti għall-MICs minn bijofilms ta' P. aeruginosa.
Dawn ir-riżultati jistgħu jiġu osservati wkoll mill-kurvi tal-polarizzazzjoni fil-Figuri 2b. Il-fergħat anodiċi ġew assoċjati mal-formazzjoni tal-bijofilm ta' Pseudomonas aeruginosa u mar-reazzjonijiet tal-ossidazzjoni tal-metall. F'dan il-każ, ir-reazzjoni katodika hija t-tnaqqis tal-ossiġnu. Il-preżenza ta' P. aeruginosa żiedet b'mod sinifikanti d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni, madwar ordni ta' kobor ogħla milli fil-kontroll abijotiku. Dan jindika li l-bijofilm ta' P. aeruginosa jsaħħaħ il-korrużjoni lokalizzata ta' 2707 HDSS. Yuan et al.29 sabu li d-densità tal-kurrent tal-korrużjoni tal-liga Cu-Ni 70/30 żdiedet taħt l-azzjoni tal-bijofilm ta' P. aeruginosa. Dan jista' jkun minħabba l-bijokatalisi tat-tnaqqis tal-ossiġnu mill-bijofilms ta' Pseudomonas aeruginosa. Din l-osservazzjoni tista' tispjega wkoll l-MIC 2707 HDSS f'dan ix-xogħol. Jista' jkun hemm ukoll inqas ossiġnu taħt bijofilms aerobiċi. Għalhekk, ir-rifjut li l-wiċċ tal-metall jiġi passivat mill-ġdid bl-ossiġnu jista' jkun fattur li jikkontribwixxi għall-MIC f'dan ix-xogħol.
Dickinson et al. 38 issuġġerew li r-rata ta’ reazzjonijiet kimiċi u elettrokimiċi tista’ tiġi affettwata direttament mill-attività metabolika tal-batterji sessili fuq il-wiċċ tal-kampjun u n-natura tal-prodotti tal-korrużjoni. Kif muri fil-Figura 5 u t-Tabella 5, l-għadd ta’ ċelloli u l-ħxuna tal-bijofilm naqsu wara 14-il jum. Dan jista’ jiġi spjegat b’mod raġonevoli mill-fatt li wara 14-il jum, il-biċċa l-kbira taċ-ċelloli sessili fuq il-wiċċ tas-2707 HDSS mietu minħabba t-tnaqqis tan-nutrijenti fil-mezz 2216E jew ir-rilaxx ta’ joni tal-metall tossiċi mill-matriċi tas-2707 HDSS. Din hija limitazzjoni tal-esperimenti f’lottijiet.
F'dan ix-xogħol, bijofilm ta' P. aeruginosa kkontribwixxa għat-tnaqqis lokali ta' Cr u Fe taħt il-bijofilm fuq il-wiċċ ta' 2707 HDSS (Fig. 6). It-Tabella 6 turi t-tnaqqis fl-Fe u Cr fil-kampjun D meta mqabbel mal-kampjun C, li jindika li l-Fe u Cr maħlula kkawżati mill-bijofilm ta' P. aeruginosa ppersistew għall-ewwel 7 ijiem. L-ambjent 2216E jintuża biex jissimula l-ambjent tal-baħar. Fih 17700 ppm Cl-, li huwa komparabbli mal-kontenut tiegħu fl-ilma baħar naturali. Il-preżenza ta' 17700 ppm Cl- kienet ir-raġuni ewlenija għat-tnaqqis fis-Cr f'kampjuni abijotiċi ta' 7 u 14-il jum analizzati permezz ta' XPS. Meta mqabbel mal-kampjuni ta' P. aeruginosa, ix-xoljiment ta' Cr f'kampjuni abijotiċi kien ħafna inqas minħabba r-reżistenza qawwija ta' 2707 HDSS għall-kloru taħt kundizzjonijiet abijotiċi. Fil-figura 9 turi l-preżenza ta' Cr6+ fil-film passivanti. Jista' jkun involut fit-tneħħija tal-kromju mill-uċuħ tal-azzar permezz tal-bijofilms ta' P. aeruginosa, kif issuġġerit minn Chen u Clayton.
Minħabba t-tkabbir batterjali, il-valuri tal-pH tal-mezz qabel u wara l-kultivazzjoni kienu 7.4 u 8.2, rispettivament. Għalhekk, taħt il-bijofilm ta' P. aeruginosa, il-korrużjoni tal-aċidu organiku x'aktarx ma tikkontribwixxix għal dan ix-xogħol minħabba l-pH relattivament għoli fil-mezz bl-ingrossa. Il-pH tal-mezz ta' kontroll mhux bijoloġiku ma nbidilx b'mod sinifikanti (minn 7.4 inizjali għal 7.5 finali) matul il-perjodu tat-test ta' 14-il jum. Iż-żieda fil-pH fil-mezz taż-żerriegħa wara l-inkubazzjoni kienet dovuta għall-attività metabolika ta' P. aeruginosa u nstab li kellha l-istess effett fuq il-pH fin-nuqqas ta' strixxi tat-test.
Kif muri fil-Figura 7, il-fond massimu tal-ħofra kkawżata mill-bijofilm ta' P. aeruginosa kien ta' 0.69 µm, li huwa ħafna akbar minn dak tal-mezz abijotiku (0.02 µm). Dan huwa konsistenti mad-dejta elettrokimika deskritta hawn fuq. Il-fond tal-ħofra ta' 0.69 µm huwa aktar minn għaxar darbiet iżgħar mill-valur ta' 9.5 µm irrappurtat għal 2205 DSS taħt l-istess kundizzjonijiet. Din id-dejta turi li 2707 HDSS juri reżistenza aħjar għall-MICs minn 2205 DSS. Dan m'għandux ikun ta' sorpriża peress li 2707 HDSS għandu livelli ogħla ta' Cr li jipprovdu passivazzjoni itwal, aktar diffiċli biex P. aeruginosa tiġi depassivata, u minħabba l-istruttura tal-fażi bbilanċjata tiegħu mingħajr preċipitazzjoni sekondarja ta' ħsara tikkawża pitting.
Bħala konklużjoni, instabu ħofor tal-MIC fuq il-wiċċ ta' 2707 HDSS fil-brodu ta' P. aeruginosa meta mqabbla ma' ħofor insinifikanti fl-ambjent abijotiku. Dan ix-xogħol juri li 2707 HDSS għandu reżistenza aħjar għall-MIC minn 2205 DSS, iżda mhuwiex kompletament immuni għall-MIC minħabba l-bijofilm ta' P. aeruginosa. Dawn ir-riżultati jgħinu fl-għażla ta' azzar inossidabbli adattat u l-istennija tal-ħajja għall-ambjent tal-baħar.
Kupun għal 2707 HDSS ipprovdut mill-Iskola tal-Metallurġija tal-Università tax-Xlokk (NEU) f'Shenyang, iċ-Ċina. Il-kompożizzjoni elementali ta' 2707 HDSS hija murija fit-Tabella 1, li ġiet analizzata mid-Dipartiment tal-Analiżi u l-Ittestjar tal-Materjali tan-NEU. Il-kampjuni kollha ġew ittrattati għal soluzzjoni solida f'1180°C għal siegħa. Qabel it-test tal-korrużjoni, 2707 HDSS f'forma ta' munita b'erja tal-wiċċ miftuħa ta' fuq ta' 1 cm2 ġie llustrat għal 2000 grit b'karta tal-ħmieġ tal-karbur tas-silikon u mbagħad llustrat b'taħlita ta' trab Al2O3 ta' 0.05 µm. Il-ġnub u l-qiegħ huma protetti b'żebgħa inerti. Wara t-tnixxif, il-kampjuni nħaslu b'ilma dejonizzat sterili u ġew sterilizzati b'75% (v/v) etanol għal 0.5 sigħat. Imbagħad ġew imnixxfa bl-arja taħt dawl ultravjola (UV) għal 0.5 sigħat qabel l-użu.
Ir-razza MCCC 1A00099 ta' Pseudomonas aeruginosa marina nxtara miċ-Ċentru tal-Ġbir tal-Kultura Marina ta' Xiamen (MCCC), iċ-Ċina. Pseudomonas aeruginosa tkabbret taħt kundizzjonijiet aerobiċi f'temperatura ta' 37°C fi fliexken ta' 250 ml u ċelloli elettrokimiċi tal-ħġieġ ta' 500 ml bl-użu tal-mezz likwidu Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, iċ-Ċina). Il-mezz fih (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 6NH26NH3, 3.0016 NH3 5.0 peptone, 1.0 estratt tal-ħmira u 0.1 ċitrat tal-ħadid. Awtoklava f'temperatura ta' 121°C għal 20 minuta qabel l-inokulazzjoni. Għodd iċ-ċelloli sessili u planktoniċi b'emoċitometru taħt mikroskopju tad-dawl b'ingrandiment ta' 400x. Il-konċentrazzjoni inizjali ta' Pseudomonas aeruginosa planktonika immedjatament wara l-inokulazzjoni kienet ta' madwar 106 ċelloli/ml.
It-testijiet elettrokimiċi twettqu f'ċella tal-ħġieġ klassika bi tliet elettrodi b'volum medju ta' 500 ml. Il-folja tal-platinu u l-elettrodu tal-kalomel saturat (SAE) ġew konnessi mar-reattur permezz ta' kapillari Luggin mimlija b'pontijiet tal-melħ, li servew bħala elettrodi kontro u ta' referenza, rispettivament. Għall-manifattura tal-elettrodi tax-xogħol, wajer tar-ram gommat ġie mwaħħal ma' kull kampjun u mgħotti b'reżina epossidika, u ħalla madwar 1 cm2 ta' żona mhux protetta għall-elettrodu tax-xogħol fuq naħa waħda. Matul il-kejl elettrokimiku, il-kampjuni tqiegħdu fil-mezz 2216E u nżammu f'temperatura ta' inkubazzjoni kostanti (37°C) f'banju tal-ilma. Id-dejta OCP, LPR, EIS u l-polarizzazzjoni dinamika potenzjali tkejlu bl-użu ta' potenzjostat Autolab (Referenza 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). It-testijiet LPR ġew irreġistrati b'rata ta' skannjar ta' 0.125 mV s-1 fil-medda ta' -5 sa 5 mV b'Eocp u rata ta' kampjunar ta' 1 Hz. L-EIS twettqet b'mewġa sinusoidali fuq medda ta' frekwenza ta' 0.01 sa 10,000 Hz bl-użu ta' vultaġġ applikat ta' 5 mV fi stat fiss ta' Eocp. Qabel il-knis potenzjali, l-elettrodi kienu fil-modalità wieqfa sakemm intlaħaq valur stabbli tal-potenzjal ta' korrużjoni ħielsa. Il-kurvi tal-polarizzazzjoni mbagħad tkejlu minn -0.2 sa 1.5 V bħala funzjoni ta' Eocp b'rata ta' skennjar ta' 0.166 mV/s. Kull test ġie ripetut 3 darbiet bi u mingħajr P. aeruginosa.
Il-kampjuni għall-analiżi metallografika ġew illustrati mekkanikament b'karta SiC imxarrba ta' 2000 grit u mbagħad illustrati aktar b'sospensjoni ta' trab Al2O3 ta' 0.05 µm għal osservazzjoni ottika. L-analiżi metallografika twettqet bl-użu ta' mikroskopju ottiku. Il-kampjuni ġew imnaqqxa b'soluzzjoni ta' 10 wt% ta' idrossidu tal-potassju 43.
Wara l-inkubazzjoni, il-kampjuni nħaslu 3 darbiet b'salina bufferizzata bil-fosfat (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) u mbagħad ġew iffissati b'2.5% (v/v) glutaraldehyde għal 10 sigħat biex jiffissaw il-bijofilms. Imbagħad ġew deidratati b'etanol imħallat (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% u 100% skont il-volum) qabel ma tnixxfu bl-arja. Fl-aħħar, film tad-deheb jiġi depożitat fuq il-wiċċ tal-kampjun biex jipprovdi konduttività għall-osservazzjoni SEM. L-immaġini SEM ġew iffukati fuq tikek bl-aktar ċelluli sessili ta' P. aeruginosa fuq il-wiċċ ta' kull kampjun. Wettaq analiżi EDS biex issib elementi kimiċi. Mikroskopju konfokali tal-iskannjar bil-lejżer Zeiss (CLSM) (LSM 710, Zeiss, il-Ġermanja) intuża biex ikejjel il-fond tal-ħofra. Biex jiġu osservati l-ħofor tal-korrużjoni taħt il-bijofilm, il-kampjun tat-test l-ewwel tnaddaf skont l-Istandard Nazzjonali Ċiniż (CNS) GB/T4334.4-2000 biex jitneħħew il-prodotti tal-korrużjoni u l-bijofilm mill-wiċċ tal-kampjun tat-test.
L-analiżi tal-ispettroskopija tal-fotoelettroni bir-raġġi-X (XPS, sistema ta' analiżi tal-wiċċ ESCALAB250, Thermo VG, USA) twettqet bl-użu ta' sors monokromatiku tar-raġġi-X (linja tal-Aluminju Kα b'enerġija ta' 1500 eV u qawwa ta' 150 W) f'firxa wiesgħa ta' enerġiji ta' rbit 0 taħt kundizzjonijiet standard ta' –1350 eV. Spettri b'riżoluzzjoni għolja ġew irreġistrati bl-użu ta' enerġija ta' trasmissjoni ta' 50 eV u pass ta' 0.2 eV.
Il-kampjuni inkubati tneħħew u nħaslu bil-mod bil-PBS (pH 7.4 ± 0.2) għal 15-il s45. Biex tiġi osservata l-vijabbiltà batterjali tal-bijofilms fuq il-kampjuni, il-bijofilms ġew imtebbgħin bl-użu tal-LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Il-kit fih żewġ żebgħa fluworexxenti: żebgħa fluworexxenti ħadra SYTO-9 u żebgħa fluworexxenti ħamra propidium iodide (PI). Fis-CLSM, tikek fluworexxenti ħodor u ħomor jirrappreżentaw ċelloli ħajjin u mejta, rispettivament. Għat-tebgħa, 1 ml ta' taħlita li fiha 3 µl ta' SYTO-9 u 3 µl ta' soluzzjoni PI ġiet inkubata għal 20 minuta f'temperatura tal-kamra (23°C) fid-dlam. Wara dan, il-kampjuni mtebbgħin ġew eżaminati f'żewġ wavelengths (488 nm għal ċelloli ħajjin u 559 nm għal ċelloli mejta) bl-użu ta' apparat Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, il-Ġappun). Il-ħxuna tal-bijofilm tkejlet fil-modalità ta' skannjar 3D.
Kif tiċċita dan l-artiklu: Li, H. et al. Korrużjoni mikrobjali tal-azzar inossidabbli super duplex 2707 minn bijofilm tal-baħar Pseudomonas aeruginosa. ix-xjenza. 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Qsim tal-korrużjoni taħt stress tal-azzar inossidabbli duplex LDX 2101 f'soluzzjonijiet tal-klorur fil-preżenza ta' tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Qsim tal-korrużjoni taħt stress tal-azzar inossidabbli duplex LDX 2101 f'soluzzjonijiet tal-klorur fil-preżenza ta' tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нерозионное неррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нерюжаве12 LDX в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Qsim tal-korrużjoni taħt stress tal-azzar inossidabbli duplex LDX 2101 f'soluzzjonijiet tal-klorur fil-preżenza ta' tiosulfat. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101双相不锈钢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., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 双相stainless steel在福代sulfate分下下南性性生于中图像剧惂像剧 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нерозионное неррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нерюжаве12 LDX в растворе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Qsim tal-korrużjoni taħt stress tal-azzar inossidabbli duplex LDX 2101 f'soluzzjoni tal-klorur fil-preżenza ta' tiosulfat.coros science 80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effetti tat-trattament bis-sħana tas-soluzzjoni u n-nitroġenu fil-gass protettiv fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni bil-ħofor ta' weldjaturi tal-azzar inossidabbli iper duplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Effetti tat-trattament bis-sħana tas-soluzzjoni u n-nitroġenu fil-gass protettiv fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni bil-ħofor ta' weldjaturi tal-azzar inossidabbli iper duplex.Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS u Park, YS Effett tat-trattament bis-sħana tas-soluzzjoni u n-nitroġenu fil-gass protettiv fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni bil-ħofor ta' weldjaturi tal-istainless steel iperduplex. Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS 固溶热处理和保护气体中的氮气对超双相不锈钢焊缝抗焊缝抗点胍胀抗点胍 Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS u Park, YSKim, ST, Jang, SH, Lee, IS u Park, YS Effett tat-trattament bis-sħana tas-soluzzjoni u n-nitroġenu fil-gass protettiv fuq ir-reżistenza għall-korrużjoni bil-ħofor ta' weldjaturi tal-azzar inossidabbli super duplex.koros. ix-xjenza. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studju komparattiv fil-kimika tal-pitting ikkaġunat mikrobjalment u elettrokimikament fl-istainless steel 316L. Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Studju komparattiv fil-kimika tal-pitting ikkaġunat mikrobjalment u elettrokimikament fl-istainless steel 316L.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. u Lewandowski, Z. Studju kimiku komparattiv tal-pitting mikrobijoloġiku u elettrokimiku tal-azzar inossidabbli 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. u Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. u Lewandowski, Z. Studju kimiku komparattiv tal-pitting ikkaġunat mikrobijoloġikament u elettrokimikament fl-azzar inossidabbli 316L.koros. ix-xjenza. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. L-imġiba elettrokimika tal-azzar inossidabbli duplex 2205 f'soluzzjonijiet alkalini b'pH differenti fil-preżenza ta' klorur. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. L-imġiba elettrokimika tal-azzar inossidabbli duplex 2205 f'soluzzjonijiet alkalini b'pH differenti fil-preżenza ta' klorur.Luo H., Dong KF, Lee HG u Xiao K. Imġieba elettrokimika tal-azzar inossidabbli duplex 2205 f'soluzzjonijiet alkalini b'pH differenti fil-preżenza ta' klorur. Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的甦衖化在氯化物存在下不同pH Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 Imġieba elettrokimika tal-azzar inossidabbli 双相 fil-preżenza ta' klorur f'pH differenti f'soluzzjoni alkalina.Luo H., Dong KF, Lee HG u Xiao K. Imġieba elettrokimika tal-azzar inossidabbli duplex 2205 f'soluzzjonijiet alkalini b'pH differenti fil-preżenza ta' klorur.Rivista Electrochem. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI L-influwenza tal-bijofilms tal-baħar fuq il-korrużjoni: Reviżjoni konċiża. Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI L-influwenza tal-bijofilms tal-baħar fuq il-korrużjoni: Reviżjoni konċiża.Little, BJ, Lee, JS u Ray, RI Effetti tal-Bijofilms Marini fuq il-Korrużjoni: Reviżjoni Qasira. 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 u Ray, RILittle, BJ, Lee, JS u Ray, RI Effetti tal-Bijofilms Marini fuq il-Korrużjoni: Reviżjoni Qasira.Rivista Electrochem. 54, 2-7 (2008).