Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Versi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS anu terbatas. Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun anjeun nganggo browser anu diénggalan (atanapi mareuman modeu kompatibilitas dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami bakal nampilkeun situs tanpa gaya sareng JavaScript.
Korosi mikroba (MIC) mangrupikeun masalah anu serius dina seueur industri sabab tiasa nyababkeun karugian ékonomi anu ageung. Baja tahan karat super duplex 2707 (2707 HDSS) parantos dianggo dina lingkungan laut kusabab résistansi kimia anu saé pisan. Nanging, résistansi na kana MIC tacan didemonstrasikeun sacara ékspériméntal. Dina panilitian ieu, paripolah MIC 2707 HDSS anu disababkeun ku baktéri aerobik laut Pseudomonas aeruginosa ditalungtik. Analisis éléktrokimia nunjukkeun yén ku ayana biofilm Pseudomonas aeruginosa dina média 2216E, aya parobahan positip dina poténsi korosi sareng paningkatan kapadetan arus korosi. Analisis spéktroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS) nunjukkeun panurunan eusi Cr dina permukaan spésimén di handapeun biofilm. Analisis pencitraan liang nunjukkeun yén biofilm P. aeruginosa ngahasilkeun jerona liang maksimum 0,69 μm salami 14 dinten inkubasi. Sanaos ieu alit, éta nunjukkeun yén 2707 HDSS henteu sapinuhna kebal kana MIC tina biofilm P. aeruginosa.
Baja tahan karat dupleks (DSS) seueur dianggo dina sagala rupa industri kusabab kombinasi idéalna tina sipat mékanis anu saé sareng résistansi korosi1,2. Nanging, pitting lokal masih lumangsung sareng mangaruhan integritas baja ieu3,4. DSS henteu tahan kana korosi mikroba (MIC)5,6. Sanaos rupa-rupa aplikasi DSS, masih aya lingkungan dimana résistansi korosi DSS henteu cekap pikeun panggunaan jangka panjang. Ieu hartosna bahan anu langkung mahal kalayan résistansi korosi anu langkung luhur diperyogikeun. Jeon et al7 mendakan yén bahkan baja tahan karat super dupleks (SDSS) gaduh sababaraha watesan dina hal résistansi korosi. Ku alatan éta, baja tahan karat super dupleks (HDSS) kalayan résistansi korosi anu langkung luhur diperyogikeun dina sababaraha aplikasi. Ieu nyababkeun kamekaran HDSS anu dipadukeun pisan.
Résistansi korosi DSS gumantung kana babandingan fase alfa sareng gamma sareng daérah Cr, Mo sareng W anu dikirangan 8, 9, 10 anu caket kana fase kadua. HDSS ngandung eusi Cr, Mo sareng N11 anu luhur, janten éta gaduh résistansi korosi anu saé sareng nilai anu luhur (45-50) Pitting Resistance Equivalent Number (PREN), ditangtukeun ku wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. Résistansi korosi anu saé pisan ngandelkeun komposisi anu saimbang anu ngandung sakitar 50% fase ferit (α) sareng 50% austenit (γ), HDSS gaduh sipat mékanis anu langkung saé sareng résistansi anu langkung luhur tibatan DSS13 konvensional. Sipat korosi klorida. Résistansi korosi anu ningkat ngalegaan panggunaan HDSS dina lingkungan klorida anu langkung korosif, sapertos lingkungan laut.
MIC mangrupikeun masalah utama dina seueur industri sapertos minyak sareng gas sareng utilitas cai14. MIC nyumbang 20% ​​tina sadaya karusakan korosi15. MIC nyaéta korosi bioéléktrokimia anu tiasa dititénan dina seueur lingkungan. Biofilm anu kabentuk dina permukaan logam ngarobih kaayaan éléktrokimia, sahingga mangaruhan prosés korosi. Sacara lega dipercaya yén korosi MIC disababkeun ku biofilm. Mikroorganisme éléktrogénik ngakorosi logam pikeun kéngingkeun énergi anu ngadukung pikeun salamet17. Panilitian MIC anyar nunjukkeun yén EET (transfer éléktron ékstrasélular) mangrupikeun faktor anu ngawatesan laju dina MIC anu diinduksi ku mikroorganisme éléktrogénik. Zhang et al. 18 nunjukkeun yén mediator éléktron ngagancangkeun transfer éléktron antara sél Desulfovibrio sessificans sareng baja tahan karat 304, anu ngarah kana serangan MIC anu langkung parah. Enning et al. 19 sareng Venzlaff et al. 20 nunjukkeun yén biofilm baktéri pangurang sulfat korosif (SRB) tiasa langsung nyerep éléktron tina substrat logam, anu ngahasilkeun korosi pitting anu parah.
DSS dipikanyaho rentan ka MIC dina lingkungan anu ngandung SRB, baktéri pangurang beusi (IRB), jsb. 21. Baktéri ieu nyababkeun pitting lokal dina permukaan DSS di handapeun biofilm 22,23. Teu siga DSS, MIC HDSS24 kurang dipikanyaho.
Pseudomonas aeruginosa nyaéta baktéri gram-négatif anu bentukna batang motil anu sumebar sacara lega di alam25. Pseudomonas aeruginosa ogé mangrupikeun kelompok mikroba utama dina lingkungan laut, anu nyababkeun MIC kana baja. Pseudomonas kalibet raket dina prosés korosi sareng dikenal salaku penjajah pionir nalika formasi biofilm. Mahat et al. 28 sareng Yuan et al. 29 nunjukkeun yén Pseudomonas aeruginosa condong ningkatkeun laju korosi baja hampang sareng paduan dina lingkungan cai.
Tujuan utama tina ieu panilitian nyaéta pikeun nalungtik sipat MIC tina 2707 HDSS anu disababkeun ku baktéri aerobik laut Pseudomonas aeruginosa ngagunakeun metode éléktrokimia, téknik analitik permukaan sareng analisis produk korosi. Panilitian éléktrokimia kalebet Poténsi Sirkuit Terbuka (OCP), Résistansi Polarisasi Linier (LPR), Spektroskopi Impedansi Éléktrokimia (EIS), sareng Polarisasi Dinamis Poténsial dilakukeun pikeun nalungtik paripolah MIC tina 2707 HDSS. Analisis spéktrométer dispersif énergi (EDS) dilakukeun pikeun mendakan unsur kimia dina permukaan anu korosi. Salian ti éta, analisis spéktroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS) dianggo pikeun nangtukeun stabilitas pasivasi pilem oksida dina pangaruh lingkungan laut anu ngandung Pseudomonas aeruginosa. Jero liang diukur dina mikroskop scanning laser confocal (CLSM).
Tabel 1 ngadaptar komposisi kimia 2707 HDSS. Tabel 2 nunjukkeun yén 2707 HDSS gaduh sipat mékanis anu saé kalayan kakuatan luluh 650 MPa. Gambar 1 nunjukkeun mikrostruktur optik tina larutan anu dipanaskeun 2707 HDSS. Pita manjang fase austenit sareng ferit tanpa fase sekundér tiasa katingali dina mikrostruktur anu ngandung sakitar 50% fase austenit sareng 50% fase ferit.
Gambar 2a nunjukkeun poténsi sirkuit kabuka (Eocp) dibandingkeun data waktos paparan pikeun 2707 HDSS dina média abiotik 2216E sareng kaldu P. aeruginosa salami 14 dinten dina suhu 37 °C. Éta nunjukkeun yén parobahan panggedéna sareng signifikan dina Eocp lumangsung dina 24 jam mimiti. Nilai Eocp dina dua kasus ngahontal puncakna dina -145 mV (vs. SCE) sakitar 16 jam teras turun sacara seukeut, ngahontal -477 mV (vs. SCE) sareng -236 mV (vs. SCE) pikeun sampel abiotik sareng P, masing-masing). Kupon Pseudomonas aeruginosa, masing-masing. Saatos 24 jam, nilai Eocp 2707 HDSS pikeun P. aeruginosa relatif stabil dina -228 mV (vs. SCE), sedengkeun nilai anu saluyu pikeun sampel non-biologis sakitar -442 mV (vs. SCE). Eocp dina ayana P. aeruginosa rada handap.
Uji éléktrokimia tina 2707 spésimén HDSS dina média abiotik sareng kaldu Pseudomonas aeruginosa dina suhu 37 °C:
(a) Eocp salaku fungsi tina waktos paparan, (b) kurva polarisasi dina dinten ka-14, (c) Rp salaku fungsi tina waktos paparan sareng (d) icorr salaku fungsi tina waktos paparan.
Tabel 3 ngadaptar nilai parameter korosi éléktrokimia tina 2707 sampel HDSS anu kakeunaan média abiotik sareng média anu diinokulasi Pseudomonas aeruginosa salami 14 dinten. Garis singgung kurva anodik sareng katodik diekstrapolasi pikeun sumping di persimpangan anu ngahasilkeun kapadetan arus korosi (icorr), poténsial korosi (Ecorr) sareng lamping Tafel (βα sareng βc) numutkeun metode standar 30,31.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 2b, pergeseran ka luhur tina kurva P. aeruginosa nyababkeun paningkatan Ecorr dibandingkeun sareng kurva abiotik. Nilai icorr, anu sabanding sareng laju korosi, ningkat janten 0,328 μA cm-2 dina sampel Pseudomonas aeruginosa, opat kali lipat tina sampel non-biologis (0,087 μA cm-2).
LPR nyaéta métode éléktrokimia non-destruktif klasik pikeun analisis korosi gancang. Éta ogé dianggo pikeun nalungtik MIC32. Gambar 2c nunjukkeun résistansi polarisasi (Rp) salaku fungsi tina waktos paparan. Nilai Rp anu langkung luhur hartosna korosi langkung sakedik. Dina 24 jam mimiti, Rp 2707 HDSS ngahontal nilai maksimum 1955 kΩ cm2 pikeun sampel abiotik sareng 1429 kΩ cm2 pikeun sampel Pseudomonas aeruginosa. Gambar 2c ogé nunjukkeun yén nilai Rp turun gancang saatos hiji dinten teras tetep relatif teu robih salami 13 dinten ka hareup. Nilai Rp tina sampel Pseudomonas aeruginosa nyaéta sakitar 40 kΩ cm2, anu jauh langkung handap tibatan nilai 450 kΩ cm2 tina sampel non-biologis.
Nilai icorr sabanding jeung laju korosi seragam. Nilaina bisa diitung tina persamaan Stern-Geary ieu,
Numutkeun Zou et al. 33, nilai has tina lamping Tafel B dina ieu panalungtikan dianggap 26 mV/dec. Gambar 2d nunjukkeun yén icorr tina sampel non-biologis 2707 tetep relatif stabil, sedengkeun sampel P. aeruginosa fluktuasi pisan saatos 24 jam mimiti. Nilai icorr tina sampel P. aeruginosa langkung luhur tibatan kontrol non-biologis. Tren ieu saluyu sareng hasil résistansi polarisasi.
EIS nyaéta téknik nondestruktif séjén anu dianggo pikeun ngacirikeun réaksi éléktrokimia dina antarmuka anu korosi. Spéktra impedansi sareng nilai kapasitansi anu diitung tina spésimén anu kakeunaan média abiotik sareng larutan Pseudomonas aeruginosa, résistansi Rb tina pilem/biofilm pasif anu kabentuk dina permukaan spésimén, résistansi transfer muatan Rct, kapasitansi lapisan ganda listrik Cdl (EDL) sareng parameter QCPE Constant Phase Element (CPE). Parameter ieu salajengna dianalisis ku cara nyocogkeun data nganggo modél sirkuit sarimbag (EEC).
Gambar 3 nunjukkeun plot Nyquist has (a sareng b) sareng plot Bode (a' sareng b') tina 2707 sampel HDSS dina média abiotik sareng kaldu P. aeruginosa pikeun waktos inkubasi anu béda. Diaméter cincin Nyquist nurun nalika aya Pseudomonas aeruginosa. Plot Bode (Gambar 3b') nunjukkeun paningkatan dina gedena impedansi total. Inpormasi ngeunaan konstanta waktos rélaksasi tiasa disayogikeun ku fase maksimal. Gambar 4 nunjukkeun struktur fisik dumasar monolayer (a) sareng bilayer (b) sareng EEC anu saluyu. CPE diwanohkeun kana modél EEC. Admitansi sareng impedansi na dikedalkeun sapertos kieu:
Dua modél fisik sareng sirkuit ékuivalén anu saluyu pikeun nyocogkeun spéktrum impedansi tina spésimén HDSS 2707:
dimana Y0 nyaéta gedéna CPE, j nyaéta angka imajinér atawa (-1)1/2, ω nyaéta frékuénsi sudut, jeung n nyaéta indéks kakuatan CPE kurang ti hiji35. Kebalikan tina résistansi transfer muatan (nyaéta 1/Rct) pakait jeung laju korosi. Rct nu leuwih leutik hartina laju korosi nu leuwih gancang27. Saatos 14 poé inkubasi, Rct sampel Pseudomonas aeruginosa ngahontal 32 kΩ cm2, jauh leuwih leutik tibatan 489 kΩ cm2 sampel non-biologis (Tabel 4).
Gambar CLSM sareng gambar SEM dina Gambar 5 nunjukkeun sacara jelas yén panutup biofilm dina permukaan spésimén HDSS 2707 saatos 7 dinten padet. Nanging, saatos 14 dinten, panutup biofilm jarang sareng sababaraha sél paéh muncul. Tabel 5 nunjukkeun ketebalan biofilm dina 2707 spésimén HDSS saatos kakeunaan P. aeruginosa salami 7 sareng 14 dinten. Ketebalan biofilm maksimum robih ti 23,4 μm saatos 7 dinten janten 18,9 μm saatos 14 dinten. Ketebalan biofilm rata-rata ogé mastikeun tren ieu. Éta turun ti 22,2 ± 0,7 μm saatos 7 dinten janten 17,8 ± 1,0 μm saatos 14 dinten.
(a) Gambar CLSM 3-D saatos 7 dinten, (b) Gambar CLSM 3-D saatos 14 dinten, (c) Gambar SEM saatos 7 dinten sareng (d) Gambar SEM saatos 14 dinten.
EDS ngungkabkeun unsur kimia dina biofilm sareng produk korosi dina sampel anu kakeunaan P. aeruginosa salami 14 dinten. Gambar 6 nunjukkeun yén eusi C, N, O, sareng P dina biofilm sareng produk korosi jauh langkung luhur tibatan dina logam bulistir, sabab unsur-unsur ieu aya hubunganana sareng biofilm sareng metabolitna. Mikroba ngan ukur peryogi jumlah kromium sareng beusi anu sakedik. Kadar Cr sareng Fe anu luhur dina biofilm sareng produk korosi dina permukaan spésimén nunjukkeun yén matriks logam kaleungitan unsur kusabab korosi.
Saatos 14 dinten, liang kalayan sareng tanpa P. aeruginosa dititénan dina média 2216E. Sateuacan inkubasi, permukaan spésimén lemes sareng bébas cacad (Gambar 7a). Saatos inkubasi sareng miceun biofilm sareng produk korosi, liang anu paling jero dina permukaan spésimén dipariksa dina CLSM, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 7b sareng c. Teu aya liang anu jelas anu kapendak dina permukaan sampel kontrol non-biologis (jero liang maksimum 0,02 μm). Jero liang maksimum anu disababkeun ku Pseudomonas aeruginosa nyaéta 0,52 μm saatos 7 dinten sareng 0,69 μm saatos 14 dinten, dumasar kana rata-rata jero liang maksimum tina 3 sampel (10 nilai jero liang maksimum dipilih pikeun unggal sampel) masing-masing ngahontal 0,42 ± 0,12 μm sareng 0,52 ± 0,15 μm (Tabel 5). Nilai jero liang ieu alit tapi penting.
(a) Sateuacan dipapar, (b) 14 dinten dina média abiotik sareng (c) 14 dinten dina kaldu Pseudomonas aeruginosa.
Gambar 8 nunjukkeun spéktra XPS tina permukaan sampel anu béda, sareng komposisi kimia anu dianalisis pikeun unggal permukaan diringkeskeun dina Tabel 6. Dina Tabel 6, persentase atom Fe sareng Cr dina ayana P. aeruginosa (sampel A sareng B) jauh langkung handap tibatan sampel kontrol non-biologis (sampel C sareng D). Pikeun sampel P. aeruginosa, kurva spéktral tingkat inti Cr 2p dipasangkeun kana opat komponén puncak kalayan nilai énergi pangiket (BE) 574,4, 576,6, 578,3 sareng 586,8 eV, anu tiasa dikaitkeun sareng Cr, Cr2O3, CrO3 sareng Cr(OH)3, masing-masing (Gambar 9a sareng b). Pikeun spésimén non-biologis, spéktrum tingkat inti Cr 2p ngandung dua puncak utama pikeun Cr (573,80 eV pikeun BE) sareng Cr2O3 (575,90 eV pikeun BE) dina Gambar. 9c sareng d, masing-masing. Béda anu paling katingali antara sampel abiotik sareng P. aeruginosa nyaéta ayana Cr6+ sareng fraksi relatif Cr(OH)3 (BE 586,8 eV) anu langkung luhur di handapeun biofilm.
Spéktra XPS anu lega tina permukaan spésimén HDSS 2707 dina dua média éta masing-masing nyaéta 7 dinten sareng 14 dinten.
(a) 7 dinten kakeunaan P. aeruginosa, (b) 14 dinten kakeunaan P. aeruginosa, (c) 7 dinten dina média abiotik sareng (d) 14 dinten dina média abiotik.
HDSS némbongkeun tingkat résistansi korosi anu luhur di kalolobaan lingkungan. Kim et al. 2 ngalaporkeun yén UNS S32707 HDSS didefinisikeun salaku DSS anu dipadukeun pisan kalayan PREN langkung ti 45. Nilai PREN tina spésimén HDSS 2707 dina ieu panalungtikan nyaéta 49. Ieu kusabab kandungan kromium anu luhur sareng tingkat molibdenum sareng Ni anu luhur, anu mangpaat dina lingkungan asam sareng klorida anu luhur. Salaku tambahan, komposisi anu saimbang sareng mikrostruktur anu bébas cacad mangpaat pikeun stabilitas struktural sareng résistansi korosi. Nanging, sanaos résistansi kimia na saé pisan, data ékspérimén dina ieu panalungtikan nunjukkeun yén 2707 HDSS henteu sagemblengna kebal kana MIC biofilm P. aeruginosa.
Hasil éléktrokimia nunjukkeun yén laju korosi 2707 HDSS dina kaldu P. aeruginosa ningkat sacara signifikan saatos 14 dinten dibandingkeun sareng média non-biologis. Dina Gambar 2a, panurunan Eocp dititénan dina média abiotik sareng kaldu P. aeruginosa salami 24 jam mimiti. Saatos éta, biofilm parantos réngsé nutupan permukaan spésimén sareng Eocp janten relatif stabil36. Nanging, tingkat Eocp biologis jauh langkung luhur tibatan Eocp non-biologis. Aya alesan pikeun yakin yén bédana ieu disababkeun ku formasi biofilm P. aeruginosa. Dina Gambar 2d, dina ayana P. aeruginosa, nilai icorr 2707 HDSS ngahontal 0,627 μA cm-2, anu mangrupikeun urutan magnitudo anu langkung luhur tibatan kontrol abiotik (0,063 μA cm-2), anu konsisten sareng nilai Rct anu diukur ku EIS. Salila sababaraha dinten mimiti, nilai impedansi dina P. Kaldu aeruginosa ningkat kusabab napelna sél P. aeruginosa sareng formasi biofilm. Nanging, nalika biofilm nutupan permukaan spésimén sacara lengkep, impedansi nurun. Lapisan pelindung diserang heula kusabab formasi biofilm sareng metabolit biofilm. Ku alatan éta, résistansi korosi turun kana waktu, sareng napelna P. aeruginosa nyababkeun korosi lokal. Trénden dina média abiotik béda. Résistansi korosi kontrol non-biologis jauh langkung luhur tibatan nilai anu saluyu tina sampel anu kakeunaan kaldu P. aeruginosa. Salajengna, pikeun sampel abiotik, nilai Rct 2707 HDSS ngahontal 489 kΩ cm2 dina dinten ka-14, nyaéta 15 kali nilai Rct (32 kΩ cm2) dina ayana P. aeruginosa. Ku alatan éta, 2707 HDSS ngagaduhan résistansi korosi anu saé dina lingkungan steril, tapi henteu tahan kana serangan MIC ku biofilm P. aeruginosa.
Hasil ieu ogé tiasa dititénan tina kurva polarisasi dina Gambar 2b. Cabang anodik disababkeun ku formasi biofilm Pseudomonas aeruginosa sareng réaksi oksidasi logam. Dina waktos anu sami réaksi katodik nyaéta réduksi oksigén. Ayana P. aeruginosa ningkatkeun pisan kapadetan arus korosi, sakitar satingkat langkung luhur tibatan kontrol abiotik. Ieu nunjukkeun yén biofilm P. aeruginosa ningkatkeun korosi lokal 2707 HDSS. Yuan et al29 mendakan yén kapadetan arus korosi tina 70/30 Cu-Ni alloy ningkat dina tantangan biofilm P. aeruginosa. Ieu tiasa disababkeun ku biokatalisis réduksi oksigén ku biofilm Pseudomonas aeruginosa. Observasi ieu ogé tiasa ngajelaskeun MIC 2707 HDSS dina ieu karya. Biofilm aerobik ogé tiasa ngagaduhan oksigén anu langkung sakedik di handapeunna. Ku alatan éta, kagagalan pikeun ngapasivasi deui permukaan logam ku oksigén tiasa janten faktor anu nyumbang kana MIC dina ieu karya.
Dickinson et al. 38 ngusulkeun yén laju réaksi kimia sareng éléktrokimia tiasa langsung kapangaruhan ku aktivitas métabolik baktéri sessile dina permukaan spésimén sareng sifat produk korosi. Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 5 sareng Tabel 5, jumlah sél sareng ketebalan biofilm turun saatos 14 dinten. Ieu tiasa dijelaskeun sacara wajar yén saatos 14 dinten, kaseueuran sél sessile dina permukaan 2707 HDSS maot kusabab panurunan nutrisi dina média 2216E atanapi pelepasan ion logam toksik tina matriks 2707 HDSS. Ieu mangrupikeun watesan tina ékspérimén batch.
Dina ieu panalungtikan, biofilm P. aeruginosa ngamajukeun panurunan lokal Cr sareng Fe di handapeun biofilm dina permukaan HDSS 2707 (Gambar 6). Dina Tabel 6, réduksi Fe sareng Cr dina sampel D dibandingkeun sareng sampel C, nunjukkeun yén Fe sareng Cr anu leyur anu disababkeun ku biofilm P. aeruginosa tetep aya salami 7 dinten mimiti. Médium 2216E dianggo pikeun simulasi lingkungan laut. Éta ngandung 17700 ppm Cl-, anu sami sareng anu aya dina cai laut alami. Ayana 17700 ppm Cl- mangrupikeun alesan utama pikeun réduksi Cr dina sampel abiotik 7- sareng 14 dinten anu dianalisis ku XPS. Dibandingkeun sareng sampel P. aeruginosa, disolusi Cr dina sampel abiotik jauh langkung sakedik kusabab résistansi Cl− anu kuat tina 2707 HDSS dina lingkungan abiotik. Gambar 9 nunjukkeun ayana Cr6+ dina pilem pasivasi. Éta tiasa kalibet dina panyabutan Cr tina permukaan baja ku biofilm P. aeruginosa, sakumaha anu disarankeun ku Chen sareng Clayton.
Kusabab tumuwuhna baktéri, nilai pH média sateuacan sareng saatos budidaya masing-masing nyaéta 7,4 sareng 8,2. Ku alatan éta, di handap biofilm P. aeruginosa, korosi asam organik sigana moal janten faktor anu nyumbang kana ieu padamelan kusabab pH anu kawilang luhur dina média bulk. pH média kontrol non-biologis henteu robih sacara signifikan (ti awal 7,4 ka ahir 7,5) salami période uji 14 dinten. Kanaékan pH dina média inokulasi saatos inkubasi disababkeun ku aktivitas métabolik P. aeruginosa sareng kapendak gaduh pangaruh anu sami kana pH nalika henteuna strip uji.
Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 7, jerona liang maksimum anu disababkeun ku biofilm P. aeruginosa nyaéta 0,69 μm, anu jauh langkung ageung tibatan média abiotik (0,02 μm). Ieu saluyu sareng data éléktrokimia anu dijelaskeun di luhur. Jero liang 0,69 μm langkung ti sapuluh kali langkung alit tibatan nilai 9,5 μm anu dilaporkeun pikeun 2205 DSS dina kaayaan anu sami. Data ieu nunjukkeun yén 2707 HDSS nunjukkeun résistansi MIC anu langkung saé dibandingkeun sareng 2205 DSS. Ieu henteu anéh, sabab 2707 HDSS ngagaduhan eusi kromium anu langkung luhur, nyayogikeun pasivasi anu langkung awét, kusabab struktur fase anu saimbang tanpa endapan sekundér anu ngabahayakeun, ngajantenkeun langkung sesah pikeun P. aeruginosa pikeun ngadépasivasi sareng ngamimitian titik gerhana.
Kasimpulanana, pitting MIC kapanggih dina beungeut 2707 HDSS dina kaldu P. aeruginosa dibandingkeun sareng pitting anu teu pati penting dina média abiotik. Panilitian ieu nunjukkeun yén 2707 HDSS gaduh résistansi MIC anu langkung saé tibatan 2205 DSS, tapi éta henteu sapinuhna kebal kana MIC kusabab biofilm P. aeruginosa. Panemuan ieu ngabantosan dina milih baja tahan karat anu cocog sareng perkiraan umur jasa pikeun lingkungan laut.
Kupon pikeun 2707 HDSS disayogikeun ku Sakola Metalurgi Universitas Northeastern (NEU) di Shenyang, Cina. Komposisi unsur 2707 HDSS dipidangkeun dina Tabel 1, anu dianalisis ku Departemen Analisis sareng Tés Bahan NEU. Sadaya sampel dirawat dina larutan dina suhu 1180 °C salami 1 jam. Sateuacan uji korosi, 2707 HDSS anu bentukna koin kalayan lega permukaan luhur anu kakeunaan 1 cm2 dipoles dugi ka 2000 grit nganggo kertas silikon karbida sareng salajengna dipoles nganggo suspénsi bubuk Al2O3 0,05 μm. Sisi sareng handapna dijaga ku cet inert. Saatos dikeringkeun, spésimén dibilas ku cai deionisasi steril sareng disterilisasi ku 75% (v/v) étanol salami 0,5 jam. Teras dikeringkeun dina hawa dina sinar ultraviolét (UV) salami 0,5 jam sateuacan dianggo.
Galur Pseudomonas aeruginosa Laut MCCC 1A00099 dibeuli ti Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Cina. Pseudomonas aeruginosa dipelak sacara aerobik dina suhu 37°C dina labu 250 ml sareng sél gelas éléktrokimia 500 ml nganggo média cair Marine 2216E (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Cina). Médium (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 pepton, 1.0 ekstrak ragi sareng 0.1 ferric citrate. Diautoklaf dina suhu 121°C salami 20 menit sateuacan inokulasi. Itung sél sessile sareng planktonik nganggo hemocytometer dina mikroskop cahaya dina pembesaran 400X. Konsentrasi sél awal planktonik Pseudomonas aeruginosa langsung saatos inokulasi nyaéta sakitar 106 sél/ml.
Tés éléktrokimia dilaksanakeun dina sél kaca tilu éléktroda klasik kalayan volume sedeng 500 ml. Lambaran platinum sareng éléktroda kalomel jenuh (SCE) disambungkeun kana réaktor via kapiler Luggin anu dieusi ku sasak uyah, anu masing-masing ngalayanan salaku éléktroda lawan sareng rujukan. Pikeun ngadamel éléktroda kerja, kawat tambaga anu dilapis karét dipasangkeun kana unggal spésimén sareng ditutupan ku époksi, nyésakeun sakitar 1 cm2 daérah permukaan hiji sisi anu kakeunaan pikeun éléktroda kerja. Salila pangukuran éléktrokimia, sampel disimpen dina média 2216E sareng dijaga dina suhu inkubasi konstan (37 °C) dina bak cai. Data OCP, LPR, EIS sareng polarisasi dinamis poténsial diukur nganggo potensiostat Autolab (Referensi 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Tés LPR dirékam dina laju scan 0,125 mV s-1 dina rentang -5 sareng 5 mV kalayan Eocp sareng frékuénsi sampling 1 Hz. EIS dilaksanakeun kalayan gelombang sinus dina rentang frékuénsi. 0,01 dugi ka 10.000 Hz nganggo tegangan anu diterapkeun 5 mV dina kaayaan ajeg Eocp. Sateuacan sapuan poténsial, éléktroda aya dina mode sirkuit kabuka dugi ka nilai poténsial korosi bébas anu stabil kahontal. Kurva polarisasi teras dijalankeun ti -0,2 dugi ka 1,5 V vs. Eocp dina laju scan 0,166 mV/s. Unggal tés diulang 3 kali nganggo sareng tanpa P. aeruginosa.
Spésimén pikeun analisis metalografi dipoles sacara mékanis nganggo kertas SiC baseuh 2000 grit teras dipoles deui nganggo suspénsi bubuk Al2O3 0,05 μm pikeun observasi optik. Analisis metalografi dilakukeun nganggo mikroskop optik. Spésimén diukir nganggo larutan kalium hidroksida 10 wt.% 43.
Saatos inkubasi, sampel dikumbah 3 kali nganggo larutan fosfat-buffered saline (PBS) (pH 7,4 ± 0,2) teras difiksasi ku 2,5% (v/v) glutaraldehida salami 10 jam pikeun ngafiksasi biofilm. Salajengna, sampel didehidrasi ku séri anu dinilai (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% sareng 100% v/v) étanol sateuacan dikeringkeun di udara. Pamungkas, permukaan sampel di-sput ku film emas pikeun nyayogikeun konduktivitas pikeun observasi SEM. Gambar SEM difokuskeun kana titik-titik kalayan sél P. aeruginosa anu paling sessile dina permukaan unggal spésimén. Ngalakukeun analisis EDS pikeun mendakan unsur kimia. Mikroskop Pemindaian Laser Zeiss Confocal (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jerman) dianggo pikeun ngukur jerona liang. Pikeun niténan liang korosi di handapeun biofilm, potongan uji mimitina dibersihkeun numutkeun Standar Nasional Cina. (CNS) GB/T4334.4-2000 pikeun miceun produk korosi sareng biofilm dina permukaan potongan uji.
Analisis spéktroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS, sistem analisis permukaan ESCALAB250, Thermo VG, USA) dilaksanakeun nganggo sumber sinar-X monokromatik (garis aluminium Kα dina énergi 1500 eV sareng daya 150 W) dina rentang énergi pangiket anu lega 0 dina kaayaan standar –1350 eV. Spéktroskopi résolusi luhur dirékam nganggo énergi pass 50 eV sareng ukuran léngkah 0,2 eV.
Spesimen anu diinkubasi dipiceun teras dibilas lalaunan nganggo PBS (pH 7,4 ± 0,2) salami 15 detik 45 detik. Pikeun niténan viabilitas baktéri tina biofilm dina sampel, biofilm diwarnaan nganggo LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Kit ieu ngagaduhan dua pewarna fluoresensi, pewarna SYTO-9 fluoresensi héjo sareng pewarna propidium iodida fluoresensi beureum (PI). Dina CLSM, titik-titik kalayan héjo fluoresensi sareng beureum ngagambarkeun sél hirup sareng paéh. Pikeun pewarnaan, campuran 1 ml anu ngandung 3 μl SYTO-9 sareng 3 μl larutan PI diinkubasi salami 20 menit dina suhu kamar (23 oC) dina poék. Saatos éta, sampel anu diwarnaan dititénan dina dua panjang gelombang (488 nm pikeun sél hirup sareng 559 nm pikeun sél paéh) nganggo mesin Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Jepang). Ketebalan biofilm diukur dina modeu scanning 3-D.
Kumaha nyutat artikel ieu: Li, H. et al. Korosi mikroba tina baja tahan karat super dupleks 2707 ku biofilm Pseudomonas aeruginosa laut.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Retakan korosi tegangan baja tahan karat dupleks LDX 2101 dina larutan klorida kalayan ayana tiosulfat.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Pangaruh perlakuan panas larutan sareng nitrogén dina gas pelindung kana résistansi korosi pitting tina las baja tahan karat super duplex.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Ulikan Kimia Komparatif Korosi Pitting anu Diinduksi Mikroba sareng Éléktrokimia dina Baja Tahan Karat 316L.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Paripolah éléktrokimia baja tahan karat dupleks 2205 dina larutan basa anu pH-na béda-béda dina ayana klorida.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Pangaruh biofilm laut kana korosi: ulasan anu ringkes.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).