ขอบคุณที่เข้าชม Nature.com เบราว์เซอร์ที่คุณใช้อยู่มีการรองรับ CSS อย่างจำกัด เพื่อประสบการณ์การใช้งานที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์เวอร์ชันล่าสุด (หรือปิดโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าเว็บไซต์จะยังคงได้รับการสนับสนุนต่อไป เราจะแสดงผลเว็บไซต์โดยไม่มีสไตล์และ JavaScript
การกัดกร่อนจากจุลินทรีย์ (MIC) เป็นปัญหาสำคัญในหลายอุตสาหกรรม เนื่องจากอาจนำไปสู่ความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมหาศาล เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์พิเศษ 2707 (2707 HDSS) ถูกนำมาใช้ในสภาพแวดล้อมทางทะเลเนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมีได้ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีการพิสูจน์ความต้านทานต่อ MIC ของเหล็กกล้าไร้สนิมชนิดนี้ในเชิงทดลอง งานวิจัยนี้จึงศึกษาพฤติกรรมของ MIC ของ 2707 HDSS ที่เกิดจากแบคทีเรียแอโรบิกในทะเล Pseudomonas aeruginosa การวิเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่า ในการมีอยู่ของไบโอฟิล์มของ Pseudomonas aeruginosa ในตัวกลาง 2216E จะเกิดการเปลี่ยนแปลงในเชิงบวกของศักยภาพการกัดกร่อนและการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นกระแสการกัดกร่อน การวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอนเอ็กซ์เรย์ (XPS) แสดงให้เห็นว่าปริมาณ Cr บนพื้นผิวของตัวอย่างใต้ไบโอฟิล์มลดลง การวิเคราะห์ด้วยสายตาของหลุมกัดกร่อนแสดงให้เห็นว่า ไบโอฟิล์มของ P. aeruginosa ทำให้เกิดหลุมกัดกร่อนที่มีความลึกสูงสุด 0.69 µm ในระหว่างการบ่มเพาะ 14 วัน แม้ว่าค่านี้จะน้อย แต่ก็แสดงให้เห็นว่า 2707 HDSS ไม่ได้มีภูมิคุ้มกันต่อค่า MIC ของไบโอฟิล์ม P. aeruginosa อย่างสมบูรณ์
เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ (DSS) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเยี่ยมและความต้านทานการกัดกร่อนที่ลงตัว1,2 อย่างไรก็ตาม การกัดกร่อนแบบเฉพาะจุดยังคงเกิดขึ้นและส่งผลกระทบต่อความสมบูรณ์ของเหล็กกล้าชนิดนี้3,4 DSS ไม่ทนต่อการกัดกร่อนจากจุลินทรีย์ (MIC)5,6 แม้ว่า DSS จะมีการใช้งานที่หลากหลาย แต่ก็ยังมีสภาพแวดล้อมบางอย่างที่ความต้านทานการกัดกร่อนของ DSS ไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานในระยะยาว ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีราคาแพงกว่าและมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงกว่า Jeon et al7 พบว่าแม้แต่เหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์ (SDSS) ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการในแง่ของความต้านทานการกัดกร่อน ดังนั้นในบางกรณีจึงจำเป็นต้องใช้เหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์ (HDSS) ที่มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงกว่า ซึ่งนำไปสู่การพัฒนา HDSS ที่มีส่วนผสมของโลหะผสมสูง
ความต้านทานการกัดกร่อนของ DSS ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของเฟสอัลฟาและแกมมา และมีปริมาณ Cr, Mo และ W ลดลงในบริเวณ 8, 9, 10 ที่อยู่ติดกับเฟสที่สอง HDSS มีปริมาณ Cr, Mo และ N11 สูง ดังนั้นจึงมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมและมีค่าความต้านทานการกัดกร่อนแบบหลุมเทียบเท่า (PREN) สูง (45-50) ซึ่งกำหนดโดย wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt. .%W) + 16% wt. N12 ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบที่สมดุลซึ่งประกอบด้วยเฟสเฟอร์ริติก (α) ประมาณ 50% และเฟสออสเทนิติก (γ) ประมาณ 50% HDSS มีคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่าและมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากคลอไรด์สูงกว่า ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีขึ้นช่วยขยายการใช้งานของ HDSS ในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์รุนแรงมากขึ้น เช่น สภาพแวดล้อมทางทะเล
MIC เป็นปัญหาสำคัญในหลายอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ และอุตสาหกรรมน้ำ14 MIC คิดเป็น 20% ของความเสียหายจากการกัดกร่อนทั้งหมด15 MIC เป็นการกัดกร่อนทางชีวไฟฟ้าเคมีที่สามารถพบได้ในหลายสภาพแวดล้อม ฟิล์มชีวภาพที่ก่อตัวบนพื้นผิวโลหะจะเปลี่ยนสภาวะทางไฟฟ้าเคมี ซึ่งส่งผลต่อกระบวนการกัดกร่อน เป็นที่เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าการกัดกร่อน MIC เกิดจากฟิล์มชีวภาพ จุลินทรีย์ที่สร้างกระแสไฟฟ้าจะกัดกร่อนโลหะเพื่อรับพลังงานที่จำเป็นต่อการอยู่รอด17 การศึกษา MIC ล่าสุดแสดงให้เห็นว่า EET (การถ่ายโอนอิเล็กตรอนนอกเซลล์) เป็นปัจจัยจำกัดอัตราใน MIC ที่เกิดจากจุลินทรีย์ที่สร้างกระแสไฟฟ้า Zhang et al. 18 แสดงให้เห็นว่าตัวกลางอิเล็กตรอนเร่งการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างเซลล์ Desulfovibrio sessificans และเหล็กกล้าไร้สนิม 304 ส่งผลให้เกิดการโจมตี MIC ที่รุนแรงมากขึ้น Anning et al. 19 และ Wenzlaff et al. งานวิจัย 20 ชิ้นแสดงให้เห็นว่าไบโอฟิล์มของแบคทีเรียลดซัลเฟตที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน (SRBs) สามารถดูดซับอิเล็กตรอนจากพื้นผิวโลหะได้โดยตรง ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมอย่างรุนแรง
DSS เป็นที่ทราบกันดีว่าไวต่อ MIC ในสื่อที่มี SRB, แบคทีเรียลดธาตุเหล็ก (IRB) เป็นต้น 21 แบคทีเรียเหล่านี้ทำให้เกิดหลุมเล็กๆ เฉพาะที่บนพื้นผิวของ DSS ภายใต้ไบโอฟิล์ม22,23 ต่างจาก DSS ค่า MIC ของ HDSS24 ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด
Pseudomonas aeruginosa เป็นแบคทีเรียแกรมลบ เคลื่อนที่ได้ มีรูปร่างเป็นแท่ง และพบได้ทั่วไปในธรรมชาติ²⁵ Pseudomonas aeruginosa ยังเป็นกลุ่มจุลินทรีย์หลักในสิ่งแวดล้อมทางทะเล ทำให้ความเข้มข้นของ MIC สูงขึ้น Pseudomonas มีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการกัดกร่อนและได้รับการยอมรับว่าเป็นผู้บุกเบิกในการก่อตัวของไบโอฟิล์ม Mahat et al.²⁸ และ Yuan et al.²⁹ แสดงให้เห็นว่า Pseudomonas aeruginosa มีแนวโน้มที่จะเพิ่มอัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าอ่อนและโลหะผสมในสภาพแวดล้อมทางน้ำ
วัตถุประสงค์หลักของงานวิจัยนี้คือการศึกษาคุณสมบัติของ MIC 2707 HDSS ที่เกิดจากแบคทีเรียแอโรบิกในทะเล Pseudomonas aeruginosa โดยใช้วิธีทางเคมีไฟฟ้า วิธีการวิเคราะห์พื้นผิว และการวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน การศึกษาทางเคมีไฟฟ้า ได้แก่ ศักย์ไฟฟ้าวงจรเปิด (OCP) ความต้านทานการโพลาไรซ์เชิงเส้น (LPR) สเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์ทางเคมีไฟฟ้า (EIS) และการโพลาไรซ์แบบไดนามิกศักย์ไฟฟ้า ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาพฤติกรรมของ MIC 2707 HDSS การวิเคราะห์สเปกตรัมแบบกระจายพลังงาน (EDS) ถูกนำมาใช้เพื่อตรวจจับองค์ประกอบทางเคมีบนพื้นผิวที่ถูกกัดกร่อน นอกจากนี้ ยังใช้สเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอนเอ็กซ์เรย์ (XPS) เพื่อตรวจสอบความเสถียรของการเกิดฟิล์มออกไซด์ภายใต้สภาพแวดล้อมทางทะเลที่มี Pseudomonas aeruginosa ความลึกของหลุมถูกวัดภายใต้กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์สแกนนิ่งแบบคอนโฟคอล (CLSM)
ตารางที่ 1 แสดงองค์ประกอบทางเคมีของ 2707 HDSS ตารางที่ 2 แสดงให้เห็นว่า 2707 HDSS มีคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยม โดยมีค่าความแข็งแรงคราด (yield strength) เท่ากับ 650 MPa ภาพที่ 1 แสดงโครงสร้างจุลภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์ของ 2707 HDSS ที่ผ่านการอบชุบด้วยความร้อน ในโครงสร้างจุลภาคที่มีเฟสออสเทนไนต์ประมาณ 50% และเฟสเฟอร์ไรต์ประมาณ 50% จะเห็นแถบยาวของเฟสออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์โดยไม่มีเฟสรองอื่นๆ
รูปที่ 2a แสดงศักย์ไฟฟ้าวงจรเปิด (Eocp) เทียบกับเวลาสัมผัสสำหรับ 2707 HDSS ในอาหารเลี้ยงเชื้อไร้สิ่งมีชีวิต 2216E และน้ำซุป P. aeruginosa เป็นเวลา 14 วันที่อุณหภูมิ 37°C แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่ที่สุดและมีนัยสำคัญที่สุดของ Eocp เกิดขึ้นภายใน 24 ชั่วโมงแรก ค่า Eocp ในทั้งสองกรณีสูงสุดที่ -145 mV (เมื่อเทียบกับ SCE) ประมาณ 16 ชั่วโมง จากนั้นลดลงอย่างรวดเร็ว โดยลดลงเหลือ -477 mV (เมื่อเทียบกับ SCE) และ -236 mV (เมื่อเทียบกับ SCE) สำหรับตัวอย่างไร้สิ่งมีชีวิตและคูปอง P. aeruginosa ตามลำดับ หลังจาก 24 ชั่วโมง ค่า Eocp ของ 2707 HDSS สำหรับ P. aeruginosa ค่อนข้างคงที่ที่ -228 mV (เมื่อเทียบกับ SCE) ในขณะที่ค่าที่สอดคล้องกันสำหรับตัวอย่างไร้สิ่งมีชีวิตอยู่ที่ประมาณ -442 mV (เมื่อเทียบกับ SCE) ระดับ Eocp ในกรณีที่มีเชื้อ P. aeruginosa อยู่ค่อนข้างต่ำ
การศึกษาทางเคมีไฟฟ้าของตัวอย่าง HDSS จำนวน 2707 ตัวอย่างในตัวกลางที่ปราศจากสิ่งมีชีวิตและในน้ำซุปของแบคทีเรีย Pseudomonas aeruginosa ที่อุณหภูมิ 37 °C:
(a) ค่า Eocp เทียบกับเวลาที่ได้รับแสง (b) กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าโพลาไรเซชันกับเวลาที่ได้รับแสงในวันที่ 14 (c) ค่า Rp เทียบกับเวลาที่ได้รับแสง และ (d) ค่า icorr เทียบกับเวลาที่ได้รับแสง
ตารางที่ 3 แสดงพารามิเตอร์การกัดกร่อนทางไฟฟ้าเคมีของตัวอย่าง HDSS จำนวน 2707 ตัวอย่างที่สัมผัสกับสื่อที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตและสื่อที่เพาะเชื้อ Pseudomonas aeruginosa เป็นระยะเวลา 14 วัน เส้นสัมผัสของเส้นโค้งแอโนดและแคโทดถูกขยายออกไปเพื่อหาจุดตัดที่ให้ค่าความหนาแน่นกระแสการกัดกร่อน (icorr) ศักย์การกัดกร่อน (Ecorr) และความชันของ Tafel (βα และ βc) ตามวิธีการมาตรฐาน30,31
ดังแสดงในรูปที่ 2b การเลื่อนขึ้นของเส้นโค้ง P. aeruginosa ส่งผลให้ค่า Ecorr เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเส้นโค้งที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต ค่า Ecorr ซึ่งเป็นสัดส่วนกับอัตราการกัดกร่อน เพิ่มขึ้นเป็น 0.328 µA cm-2 ในตัวอย่าง Pseudomonas aeruginosa ซึ่งมากกว่าในตัวอย่างที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตถึงสี่เท่า (0.087 µA cm-2)
LPR เป็นวิธีการทางเคมีไฟฟ้าแบบไม่ทำลายตัวอย่างแบบคลาสสิกสำหรับการวิเคราะห์การกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว วิธีการนี้ยังถูกนำมาใช้ในการศึกษา MIC32 ด้วย รูปที่ 2c แสดงค่าความต้านทานการโพลาไรซ์ (Rp) เป็นฟังก์ชันของเวลาในการสัมผัส ค่า Rp ที่สูงขึ้นหมายถึงการกัดกร่อนที่น้อยลง ภายใน 24 ชั่วโมงแรก ค่า Rp ของ 2707 HDSS สูงสุดที่ 1955 kΩ cm² สำหรับตัวอย่างที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต และ 1429 kΩ cm² สำหรับตัวอย่างที่มีเชื้อ Pseudomonas aeruginosa รูปที่ 2c ยังแสดงให้เห็นว่าค่า Rp ลดลงอย่างรวดเร็วหลังจากหนึ่งวัน และจากนั้นก็คงที่ค่อนข้างคงที่ในช่วง 13 วันถัดไป ค่า Rp ของตัวอย่าง Pseudomonas aeruginosa อยู่ที่ประมาณ 40 kΩ cm² ซึ่งต่ำกว่าค่า 450 kΩ cm² ของตัวอย่างที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตมาก
ค่า icorr เป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการกัดกร่อนสม่ำเสมอ สามารถคำนวณค่าได้จากสมการ Stern-Giri ดังต่อไปนี้:
ตามที่ Zoe et al. 33 ระบุไว้ ค่าทั่วไปของความชัน Tafel B ในงานวิจัยนี้ถือเป็น 26 mV/dec รูปที่ 2d แสดงให้เห็นว่าค่า icorr ของตัวอย่างที่ไม่ใช่ชีวภาพ 2707 ยังคงค่อนข้างคงที่ ในขณะที่ตัวอย่าง P. aeruginosa มีความผันผวนอย่างมากหลังจาก 24 ชั่วโมงแรก ค่า icorr ของตัวอย่าง P. aeruginosa สูงกว่าค่าของตัวอย่างควบคุมที่ไม่ใช่ชีวภาพถึงหนึ่งอันดับ ซึ่งแนวโน้มนี้สอดคล้องกับผลลัพธ์ของความต้านทานการโพลาไรซ์
EIS เป็นอีกหนึ่งวิธีการที่ไม่ทำลายพื้นผิวที่ใช้ในการวิเคราะห์ปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าบนพื้นผิวที่สึกกร่อน โดยจะวัดสเปกตรัมอิมพีแดนซ์และค่าความจุที่คำนวณได้ของตัวอย่างที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตและสารละลาย Pseudomonas aeruginosa รวมถึงความต้านทานของฟิล์มพาสซีฟ/ไบโอฟิล์ม (Rb) ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวตัวอย่าง ความต้านทานการถ่ายโอนประจุ (Rct) ความจุของชั้นไฟฟ้าคู่ (Cdl หรือ EDL) และค่าพารามิเตอร์คงที่ขององค์ประกอบเฟส QCPE (CPE) พารามิเตอร์เหล่านี้ได้รับการวิเคราะห์เพิ่มเติมโดยการปรับข้อมูลให้เข้ากับแบบจำลองวงจรสมมูล (EEC)
รูปที่ 3 แสดงกราฟ Nyquist ทั่วไป (a และ b) และกราฟ Bode (a' และ b') สำหรับตัวอย่าง HDSS 2707 ตัวอย่างในอาหารเลี้ยงเชื้อแบบไร้สิ่งมีชีวิตและน้ำซุป P. aeruginosa สำหรับเวลาการบ่มที่แตกต่างกัน เส้นผ่านศูนย์กลางของวงแหวน Nyquist ลดลงเมื่อมี Pseudomonas aeruginosa อยู่ กราฟ Bode (รูปที่ 3b') แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นของอิมพีแดนซ์รวม ข้อมูลเกี่ยวกับค่าคงที่เวลาการผ่อนคลายสามารถหาได้จากค่าสูงสุดของเฟส รูปที่ 4 แสดงโครงสร้างทางกายภาพโดยอิงจากชั้นเดียว (a) และสองชั้น (b) และ EEC ที่สอดคล้องกัน CPE ถูกนำมาใช้ในแบบจำลอง EEC ค่าแอดมิตแทนซ์และอิมพีแดนซ์ของมันแสดงได้ดังนี้:
แบบจำลองทางกายภาพสองแบบและวงจรสมมูลที่สอดคล้องกันสำหรับการปรับสเปกตรัมอิมพีแดนซ์ของตัวอย่าง 2707 HDSS:
โดยที่ Y0 คือค่า KPI, j คือจำนวนจินตนาการหรือ (-1)1/2, ω คือความถี่เชิงมุม, n คือดัชนีกำลัง KPI ที่น้อยกว่าหนึ่ง35 การผกผันความต้านทานการถ่ายโอนประจุ (เช่น 1/Rct) สอดคล้องกับอัตราการกัดกร่อน ยิ่ง Rct น้อยลง อัตราการกัดกร่อนก็จะยิ่งสูงขึ้น27 หลังจากบ่มเป็นเวลา 14 วัน ค่า Rct ของตัวอย่าง Pseudomonas aeruginosa อยู่ที่ 32 kΩ cm2 ซึ่งน้อยกว่า 489 kΩ cm2 ของตัวอย่างที่ไม่ใช่ชีวภาพมาก (ตารางที่ 4)
ภาพ CLSM และภาพ SEM ในรูปที่ 5 แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าชั้นไบโอฟิล์มที่เคลือบอยู่บนพื้นผิวของตัวอย่าง HDSS หมายเลข 2707 หลังจาก 7 วันมีความหนาแน่น อย่างไรก็ตาม หลังจาก 14 วัน การปกคลุมของไบโอฟิล์มลดลงและพบเซลล์ที่ตายแล้วบางส่วน ตารางที่ 5 แสดงความหนาของไบโอฟิล์มบนตัวอย่าง HDSS หมายเลข 2707 หลังจากสัมผัสกับ P. aeruginosa เป็นเวลา 7 และ 14 วัน ความหนาของไบโอฟิล์มสูงสุดเปลี่ยนจาก 23.4 µm หลังจาก 7 วัน เป็น 18.9 µm หลังจาก 14 วัน ความหนาของไบโอฟิล์มเฉลี่ยก็ยืนยันแนวโน้มนี้เช่นกัน โดยลดลงจาก 22.2 ± 0.7 μm หลังจาก 7 วัน เป็น 17.8 ± 1.0 μm หลังจาก 14 วัน
(a) ภาพ CLSM สามมิติที่ 7 วัน (b) ภาพ CLSM สามมิติที่ 14 วัน (c) ภาพ SEM ที่ 7 วัน และ (d) ภาพ SEM ที่ 14 วัน
การวิเคราะห์ด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (EMF) เผยให้เห็นองค์ประกอบทางเคมีในไบโอฟิล์มและผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนบนตัวอย่างที่สัมผัสกับเชื้อ P. aeruginosa เป็นเวลา 14 วัน ดังแสดงในรูปที่ 6 พบว่าปริมาณของ C, N, O และ P ในไบโอฟิล์มและผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนนั้นสูงกว่าในโลหะบริสุทธิ์อย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากธาตุเหล่านี้เกี่ยวข้องกับไบโอฟิล์มและเมตาบอไลต์ของไบโอฟิล์ม จุลินทรีย์ต้องการโครเมียมและเหล็กเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ระดับ Cr และ Fe ที่สูงในไบโอฟิล์มและผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนบนพื้นผิวของตัวอย่างบ่งชี้ว่าเมทริกซ์โลหะสูญเสียธาตุไปเนื่องจากการกัดกร่อน
หลังจาก 14 วัน พบหลุมที่มีและไม่มีเชื้อ P. aeruginosa ในอาหารเลี้ยงเชื้อ 2216E ก่อนการบ่ม ผิวของตัวอย่างเรียบและปราศจากตำหนิ (รูปที่ 7a) หลังจากบ่มและกำจัดไบโอฟิล์มและผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนแล้ว ได้ทำการตรวจสอบหลุมที่ลึกที่สุดบนผิวของตัวอย่างโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลเลเซอร์สแกนนิง (CLSM) ดังแสดงในรูปที่ 7b และ c ไม่พบหลุมที่ชัดเจนบนผิวของตัวอย่างควบคุมที่ไม่มีจุลินทรีย์ (ความลึกของหลุมสูงสุด 0.02 µm) ความลึกของหลุมสูงสุดที่เกิดจากเชื้อ P. aeruginosa คือ 0.52 µm ในวันที่ 7 และ 0.69 µm ในวันที่ 14 โดยอิงจากความลึกของหลุมสูงสุดเฉลี่ยจาก 3 ตัวอย่าง (เลือกความลึกของหลุมสูงสุด 10 ค่าสำหรับแต่ละตัวอย่าง) ได้ค่า 0.42 ± 0.12 µm และ 0.52 ± 0.15 µm ตามลำดับ (ตารางที่ 5) ค่าความลึกของหลุมเหล่านี้มีขนาดเล็ก แต่มีความสำคัญ
(a) ก่อนการสัมผัส (b) 14 วันในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต และ (c) 14 วันในน้ำซุปของ Pseudomonas aeruginosa
ตารางที่ 8 แสดงสเปกตรัม XPS ของพื้นผิวตัวอย่างต่างๆ และองค์ประกอบทางเคมีที่วิเคราะห์สำหรับแต่ละพื้นผิวสรุปไว้ในตารางที่ 6 ในตารางที่ 6 เปอร์เซ็นต์อะตอมของ Fe และ Cr ในการมีอยู่ของ P. aeruginosa (ตัวอย่าง A และ B) ต่ำกว่าตัวอย่างควบคุมที่ไม่มีจุลินทรีย์ (ตัวอย่าง C และ D) อย่างมาก สำหรับตัวอย่าง P. aeruginosa เส้นโค้งสเปกตรัมที่ระดับนิวเคลียส Cr 2p ถูกปรับให้เข้ากับส่วนประกอบยอดสี่ส่วนที่มีพลังงานพันธะ (BE) 574.4, 576.6, 578.3 และ 586.8 eV ซึ่งสามารถระบุได้ว่าเป็น Cr, Cr2O3, CrO3 และ Cr(OH)3 ตามลำดับ (รูปที่ 9a และ b) สำหรับตัวอย่างที่ไม่ใช่ชีวภาพ สเปกตรัมของระดับ Cr 2p หลักประกอบด้วยยอดหลักสองยอดสำหรับ Cr (573.80 eV สำหรับ BE) และ Cr2O3 (575.90 eV สำหรับ BE) ในรูปที่ 9c และ 9d ตามลำดับ ความแตกต่างที่เด่นชัดที่สุดระหว่างตัวอย่างที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตและตัวอย่าง P. aeruginosa คือการมีอยู่ของ Cr6+ และสัดส่วนสัมพัทธ์ที่สูงกว่าของ Cr(OH)3 (BE 586.8 eV) ภายใต้ไบโอฟิล์ม
สเปกตรัม XPS แบบกว้างของพื้นผิวของตัวอย่าง 2707 HDSS ในตัวกลางสองชนิด คือ 7 และ 14 วัน ตามลำดับ
(a) สัมผัสกับเชื้อ P. aeruginosa เป็นเวลา 7 วัน (b) สัมผัสกับเชื้อ P. aeruginosa เป็นเวลา 14 วัน (c) อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตเป็นเวลา 7 วัน และ (d) อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตเป็นเวลา 14 วัน
HDSS แสดงให้เห็นถึงความต้านทานการกัดกร่อนในระดับสูงในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่ Kim et al.2 รายงานว่า HDSS UNS S32707 ถูกระบุว่าเป็น DSS ที่มีส่วนผสมของโลหะผสมสูง โดยมีค่า PREN มากกว่า 45 ค่า PREN ของตัวอย่าง HDSS 2707 ในงานวิจัยนี้คือ 49 ซึ่งเป็นผลมาจากปริมาณโครเมียมสูง ปริมาณโมลิบเดนัมและนิกเกลสูง ซึ่งเป็นประโยชน์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์สูง นอกจากนี้ องค์ประกอบที่สมดุลและโครงสร้างจุลภาคที่ปราศจากข้อบกพร่องยังเป็นประโยชน์ต่อความเสถียรของโครงสร้างและความต้านทานการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม แม้จะมีความต้านทานทางเคมีที่ดีเยี่ยม ข้อมูลการทดลองในงานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่า HDSS 2707 ไม่ได้มีภูมิคุ้มกันต่อ MIC ของไบโอฟิล์ม P. aeruginosa อย่างสมบูรณ์
ผลการทดสอบทางเคมีไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่า อัตราการกัดกร่อนของ 2707 HDSS ในน้ำซุป P. aeruginosa เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจาก 14 วัน เมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต ในรูปที่ 2a พบว่า Eocp ลดลงทั้งในตัวกลางที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตและในน้ำซุป P. aeruginosa ในช่วง 24 ชั่วโมงแรก หลังจากนั้น ฟิล์มชีวภาพจะปกคลุมพื้นผิวของตัวอย่างอย่างสมบูรณ์ และ Eocp จะค่อนข้างคงที่36 อย่างไรก็ตาม ระดับ Eocp ที่มีสิ่งมีชีวิตนั้นสูงกว่าระดับ Eocp ที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตมาก มีเหตุผลที่เชื่อได้ว่าความแตกต่างนี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของฟิล์มชีวภาพ P. aeruginosa ในรูปที่ 2d ในการมีอยู่ของ P. aeruginosa ค่า icorr 2707 HDSS สูงถึง 0.627 μA cm-2 ซึ่งสูงกว่าค่าควบคุมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต (0.063 μA cm-2) ถึงหนึ่งอันดับ ซึ่งสอดคล้องกับค่า Rct ที่วัดโดย EIS ในช่วงสองสามวันแรก ค่าความต้านทานในน้ำซุป P. aeruginosa เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเกาะติดของเซลล์ P. aeruginosa และการก่อตัวของไบโอฟิล์ม อย่างไรก็ตาม เมื่อไบโอฟิล์มปกคลุมพื้นผิวตัวอย่างอย่างสมบูรณ์ ค่าความต้านทานจะลดลง ชั้นป้องกันถูกทำลายเป็นหลักเนื่องจากการก่อตัวของไบโอฟิล์มและเมตาบอไลต์ของไบโอฟิล์ม ส่งผลให้ความต้านทานการกัดกร่อนลดลงเมื่อเวลาผ่านไป และการเกาะติดของ P. aeruginosa ทำให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะจุด แนวโน้มในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตนั้นแตกต่างกัน ความต้านทานการกัดกร่อนของกลุ่มควบคุมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตนั้นสูงกว่าค่าที่สอดคล้องกันของตัวอย่างที่สัมผัสกับน้ำซุป P. aeruginosa มาก นอกจากนี้ สำหรับสายพันธุ์ที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต ค่า Rct 2707 HDSS สูงถึง 489 kΩ cm2 ในวันที่ 14 ซึ่งสูงกว่าค่า Rct (32 kΩ cm2) ในกรณีที่มี P. aeruginosa ถึง 15 เท่า ดังนั้น 2707 HDSS จึงมีคุณสมบัติทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยมในสภาพแวดล้อมปลอดเชื้อ แต่ไม่ทนต่อค่า MIC จากไบโอฟิล์มของ P. aeruginosa
ผลลัพธ์เหล่านี้สามารถสังเกตได้จากเส้นโค้งโพลาไรเซชันในรูปที่ 2b การแตกแขนงของขั้วบวกมีความเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไบโอฟิล์ม Pseudomonas aeruginosa และปฏิกิริยาออกซิเดชันของโลหะ ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาขั้วลบคือการลดออกซิเจน การมีอยู่ของ P. aeruginosa ทำให้ความหนาแน่นของกระแสการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ประมาณหนึ่งอันดับสูงกว่าในกลุ่มควบคุมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต ซึ่งบ่งชี้ว่าไบโอฟิล์ม P. aeruginosa ช่วยเพิ่มการกัดกร่อนเฉพาะที่ของ 2707 HDSS Yuan et al.29 พบว่าความหนาแน่นของกระแสการกัดกร่อนของโลหะผสม Cu-Ni 70/30 เพิ่มขึ้นภายใต้การทำงานของไบโอฟิล์ม P. aeruginosa นี่อาจเป็นเพราะการเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพของการลดออกซิเจนโดยไบโอฟิล์ม Pseudomonas aeruginosa การสังเกตนี้อาจอธิบาย MIC 2707 HDSS ในงานวิจัยนี้ได้เช่นกัน อาจมีออกซิเจนน้อยลงภายใต้ไบโอฟิล์มแบบใช้ออกซิเจน ดังนั้น การปฏิเสธที่จะทำการสร้างชั้นป้องกันใหม่บนพื้นผิวโลหะด้วยออกซิเจน อาจเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิด MIC ในงานวิจัยนี้
Dickinson et al. 38 แนะนำว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและทางไฟฟ้าเคมีอาจได้รับผลกระทบโดยตรงจากกิจกรรมการเผาผลาญของแบคทีเรียที่เกาะอยู่บนพื้นผิวตัวอย่างและลักษณะของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน ดังแสดงในรูปที่ 5 และตารางที่ 5 จำนวนเซลล์และความหนาของไบโอฟิล์มลดลงหลังจาก 14 วัน ซึ่งสามารถอธิบายได้อย่างสมเหตุสมผลว่าหลังจาก 14 วัน เซลล์ที่เกาะอยู่บนพื้นผิวของ 2707 HDSS ส่วนใหญ่ตายลงเนื่องจากการหมดไปของสารอาหารในตัวกลาง 2216E หรือการปล่อยไอออนโลหะที่เป็นพิษจากเมทริกซ์ 2707 HDSS นี่เป็นข้อจำกัดของการทดลองแบบแบทช์
ในงานวิจัยนี้ ฟิล์มชีวภาพของ P. aeruginosa มีส่วนทำให้ปริมาณ Cr และ Fe ลดลงเฉพาะที่ใต้ฟิล์มชีวภาพบนพื้นผิวของ 2707 HDSS (รูปที่ 6) ตารางที่ 6 แสดงให้เห็นถึงการลดลงของ Fe และ Cr ในตัวอย่าง D เมื่อเทียบกับตัวอย่าง C ซึ่งบ่งชี้ว่า Fe และ Cr ที่ละลายเนื่องจากฟิล์มชีวภาพของ P. aeruginosa ยังคงอยู่เป็นเวลา 7 วันแรก สภาพแวดล้อม 2216E ใช้เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมทางทะเล ประกอบด้วย Cl- 17700 ppm ซึ่งเทียบได้กับปริมาณในน้ำทะเลธรรมชาติ การมีอยู่ของ Cl- 17700 ppm เป็นสาเหตุหลักของการลดลงของ Cr ในตัวอย่างที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตเป็นเวลา 7 และ 14 วัน ซึ่งวิเคราะห์โดย XPS เมื่อเทียบกับตัวอย่าง P. aeruginosa การละลายของ Cr ในตัวอย่างที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตนั้นน้อยกว่ามากเนื่องจาก 2707 HDSS มีความต้านทานต่อคลอรีนสูงภายใต้สภาวะที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต ในรูปที่ 6... ภาพที่ 9 แสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของ Cr6+ ในฟิล์มพาสซิเวชัน ซึ่งอาจมีส่วนเกี่ยวข้องกับการกำจัดโครเมียมออกจากพื้นผิวเหล็กโดยไบโอฟิล์มของ P. aeruginosa ดังที่ Chen และ Clayton ได้เสนอไว้
เนื่องจากการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ค่า pH ของอาหารเลี้ยงเชื้อก่อนและหลังการเพาะเลี้ยงจึงอยู่ที่ 7.4 และ 8.2 ตามลำดับ ดังนั้น ใต้ชั้นไบโอฟิล์มของ P. aeruginosa การกัดกร่อนของกรดอินทรีย์จึงไม่น่าจะมีส่วนทำให้เกิดกระบวนการนี้ เนื่องจากค่า pH ในอาหารเลี้ยงเชื้อโดยรวมค่อนข้างสูง ค่า pH ของอาหารเลี้ยงเชื้อควบคุมที่ไม่มีจุลินทรีย์ไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ (จากค่าเริ่มต้น 7.4 เป็นค่าสุดท้าย 7.5) ในช่วงระยะเวลาทดสอบ 14 วัน การเพิ่มขึ้นของค่า pH ในอาหารเลี้ยงเชื้อหลังจากบ่มเพาะเกิดจากกิจกรรมเมตาบอลิซึมของ P. aeruginosa และพบว่ามีผลต่อค่า pH เหมือนกันแม้ในกรณีที่ไม่มีแถบวัดค่า pH
ดังแสดงในรูปที่ 7 ความลึกของหลุมสูงสุดที่เกิดจากไบโอฟิล์มของ P. aeruginosa คือ 0.69 µm ซึ่งมากกว่าความลึกของหลุมในตัวกลางที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต (0.02 µm) มาก ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลทางเคมีไฟฟ้าที่อธิบายไว้ข้างต้น ความลึกของหลุม 0.69 µm นั้นน้อยกว่าค่า 9.5 µm ที่รายงานสำหรับ 2205 DSS ภายใต้สภาวะเดียวกันมากกว่าสิบเท่า ข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า 2707 HDSS มีความต้านทานต่อ MICs ได้ดีกว่า 2205 DSS ซึ่งไม่น่าแปลกใจ เนื่องจาก 2707 HDSS มีระดับ Cr ที่สูงกว่า ทำให้เกิดการสร้างชั้นป้องกันได้นานกว่า ทำให้ P. aeruginosa ทำลายชั้นป้องกันได้ยากกว่า และเนื่องจากโครงสร้างเฟสที่สมดุลโดยไม่มีการตกตะกอนรองที่เป็นอันตรายซึ่งก่อให้เกิดหลุม
โดยสรุป พบหลุม MIC บนพื้นผิวของ 2707 HDSS ในน้ำซุป P. aeruginosa เมื่อเปรียบเทียบกับหลุมที่ไม่สำคัญในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสิ่งมีชีวิต งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่า 2707 HDSS มีความต้านทานต่อ MIC ดีกว่า 2205 DSS แต่ก็ไม่ได้มีภูมิคุ้มกันต่อ MIC อย่างสมบูรณ์เนื่องจากไบโอฟิล์มของ P. aeruginosa ผลลัพธ์เหล่านี้ช่วยในการเลือกเหล็กกล้าไร้สนิมที่เหมาะสมและอายุการใช้งานสำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเล
คูปองสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม 2707 HDSS จัดทำโดยคณะโลหะวิทยา มหาวิทยาลัยตะวันออกเฉียงเหนือ (NEU) เมืองเสิ่นหยาง ประเทศจีน องค์ประกอบทางเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิม 2707 HDSS แสดงในตารางที่ 1 ซึ่งวิเคราะห์โดยแผนกวิเคราะห์และทดสอบวัสดุของ NEU ตัวอย่างทั้งหมดได้รับการบำบัดเพื่อการละลายของแข็งที่อุณหภูมิ 1180°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ก่อนการทดสอบการกัดกร่อน เหล็กกล้าไร้สนิม 2707 HDSS รูปทรงเหรียญที่มีพื้นที่ผิวเปิดด้านบน 1 cm² ถูกขัดด้วยกระดาษทรายซิลิคอนคาร์ไบด์เบอร์ 2000 จากนั้นขัดด้วยสารละลายผง Al2O3 ขนาด 0.05 µm ด้านข้างและด้านล่างได้รับการปกป้องด้วยสีเฉื่อย หลังจากแห้งแล้ว ตัวอย่างถูกล้างด้วยน้ำปราศจากไอออนที่ผ่านการฆ่าเชื้อและฆ่าเชื้อด้วยเอทานอล 75% (v/v) เป็นเวลา 0.5 ชั่วโมง จากนั้นจึงผึ่งลมให้แห้งภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต (UV) เป็นเวลา 0.5 ชั่วโมงก่อนใช้งาน
เชื้อแบคทีเรีย Pseudomonas aeruginosa สายพันธุ์ MCCC 1A00099 จากทะเล ได้รับการจัดซื้อจากศูนย์รวบรวมพันธุ์จุลินทรีย์ทางทะเลเซียะเหมิน (MCCC) ประเทศจีน เชื้อ Pseudomonas aeruginosa ถูกเพาะเลี้ยงภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนที่อุณหภูมิ 37°C ในขวดขนาด 250 มล. และเซลล์ไฟฟ้าเคมีแก้วขนาด 500 มล. โดยใช้สารอาหารเหลว Marine 2216E (บริษัท Qingdao Hope Biotechnology จำกัด, ชิงเต่า, ประเทศจีน) ส่วนประกอบของอาหารเลี้ยงเชื้อ (กรัม/ลิตร): 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, 0.016 6NH26NH3, 3.0016 NH3, 5.0 เพปโทน, 1.0 สารสกัดจากยีสต์ และ 0.1 เหล็กซิเตรต ฆ่าเชื้อด้วยความร้อนสูง (Autoclave) ที่ 121°C เป็นเวลา 20 นาทีก่อนการเพาะเชื้อ นับจำนวนเซลล์ที่เกาะติดและเซลล์ที่ลอยอยู่ในของเหลวด้วยฮีโมไซโตมิเตอร์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงที่กำลังขยาย 400 เท่า ความเข้มข้นเริ่มต้นของแบคทีเรีย Pseudomonas aeruginosa ในรูปแพลงก์ตอนทันทีหลังการเพาะเชื้ออยู่ที่ประมาณ 10⁶ เซลล์/มล.
การทดสอบทางเคมีไฟฟ้าดำเนินการในเซลล์แก้วแบบสามขั้วคลาสสิกที่มีปริมาตรตัวกลาง 500 มล. แผ่นแพลทินัมและอิเล็กโทรดคาโลเมลอิ่มตัว (SAE) เชื่อมต่อกับเครื่องปฏิกรณ์ผ่านท่อแคปิลลารีลักกินที่บรรจุด้วยสะพานเกลือ ซึ่งทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์และอิเล็กโทรดอ้างอิงตามลำดับ สำหรับการผลิตอิเล็กโทรดทำงาน ลวดทองแดงหุ้มยางถูกติดเข้ากับตัวอย่างแต่ละชิ้นและหุ้มด้วยเรซินอีพ็อกซี โดยเว้นพื้นที่ที่ไม่ได้รับการปกป้องประมาณ 1 ตารางเซนติเมตรสำหรับอิเล็กโทรดทำงานไว้ด้านหนึ่ง ในระหว่างการวัดทางเคมีไฟฟ้า ตัวอย่างถูกวางไว้ในตัวกลาง 2216E และเก็บไว้ที่อุณหภูมิการบ่มคงที่ (37°C) ในอ่างน้ำ ข้อมูล OCP, LPR, EIS และการโพลาไรเซชันแบบไดนามิกของศักย์ไฟฟ้าถูกวัดโดยใช้โพเทนซิโอสแตท Autolab (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA) การทดสอบ LPR ถูกบันทึกที่อัตราการสแกน 0.125 mV s-1 ในช่วง -5 ถึง 5 mV ด้วย Eocp และอัตราการสุ่มตัวอย่าง 1 Hz การทดสอบ EIS ดำเนินการโดยใช้คลื่นไซน์ในช่วงความถี่ 0.01 ถึง 10,000 เฮิรตซ์ โดยใช้แรงดันไฟฟ้า 5 มิลลิโวลต์ ที่สภาวะสมดุลของศักย์การกัดกร่อนอิสระ (Eocp) ก่อนการกวาดศักย์ไฟฟ้า อิเล็กโทรดจะอยู่ในโหมดไม่ได้ใช้งานจนกว่าจะได้ค่าศักย์การกัดกร่อนอิสระที่คงที่ จากนั้นจึงวัดเส้นโค้งโพลาไรเซชันจาก -0.2 ถึง 1.5 โวลต์ เป็นฟังก์ชันของ Eocp ที่อัตราการสแกน 0.166 มิลลิโวลต์/วินาที การทดสอบแต่ละครั้งทำซ้ำ 3 ครั้ง ทั้งแบบมีและไม่มีเชื้อ P. aeruginosa
ตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาได้รับการขัดเงาด้วยกระดาษทรายซิลิกาเบอร์ 2000 แบบเปียก จากนั้นจึงขัดเงาเพิ่มเติมด้วยสารแขวนลอยผง Al2O3 ขนาด 0.05 µm เพื่อการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาทำโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ตัวอย่างได้รับการกัดด้วยสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 43 ความเข้มข้น 10 wt%
หลังจากบ่มตัวอย่างแล้ว ล้างตัวอย่างด้วยสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) จำนวน 3 ครั้ง จากนั้นตรึงด้วยกลูตารัลดีไฮด์ 2.5% (v/v) เป็นเวลา 10 ชั่วโมงเพื่อตรึงไบโอฟิล์ม จากนั้นทำการกำจัดน้ำออกจากตัวอย่างด้วยเอทานอลความเข้มข้นต่างๆ (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% และ 100% โดยปริมาตร) ก่อนที่จะผึ่งลมให้แห้ง สุดท้าย เคลือบฟิล์มทองคำลงบนพื้นผิวของตัวอย่างเพื่อให้มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าสำหรับการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) ภาพ SEM เน้นที่จุดที่มีเซลล์ P. aeruginosa เกาะอยู่มากที่สุดบนพื้นผิวของแต่ละตัวอย่าง ทำการวิเคราะห์ EDS เพื่อหาองค์ประกอบทางเคมี ใช้กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์สแกนแบบคอนโฟคอล (CLSM) ของ Zeiss (LSM 710, Zeiss, เยอรมนี) ในการวัดความลึกของหลุม เพื่อสังเกตรอยกัดกร่อนใต้ไบโอฟิล์ม ตัวอย่างทดสอบจะต้องได้รับการทำความสะอาดก่อนตามมาตรฐานแห่งชาติจีน (CNS) GB/T4334.4-2000 เพื่อกำจัดผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนและไบโอฟิล์มออกจากพื้นผิวของตัวอย่างทดสอบ
การวิเคราะห์ด้วยเทคนิค X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ระบบวิเคราะห์พื้นผิว ESCALAB250, Thermo VG, สหรัฐอเมริกา) ดำเนินการโดยใช้แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบโมโนโครมาติก (เส้นอะลูมิเนียม Kα ที่มีพลังงาน 1500 eV และกำลัง 150 W) ในช่วงพลังงานพันธะที่กว้าง ภายใต้สภาวะมาตรฐานที่ –1350 eV บันทึกสเปกตรัมความละเอียดสูงโดยใช้พลังงานการส่งผ่าน 50 eV และขั้นตอน 0.2 eV
นำตัวอย่างที่บ่มไว้แล้วออกและล้างเบาๆ ด้วย PBS (pH 7.4 ± 0.2) เป็นเวลา 15 วินาที เพื่อสังเกตความมีชีวิตของแบคทีเรียในไบโอฟิล์มบนตัวอย่าง จึงทำการย้อมสีไบโอฟิล์มโดยใช้ชุดตรวจความมีชีวิตของแบคทีเรีย LIVE/DEAD BacLight (Invitrogen, Eugene, OR, USA) ชุดตรวจประกอบด้วยสีย้อมเรืองแสงสองชนิด ได้แก่ สีย้อมเรืองแสงสีเขียว SYTO-9 และสีย้อมเรืองแสงสีแดงโพรพิเดียมไอโอไดด์ (PI) ในกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลเลเซอร์สแกนนิง (CLSM) จุดเรืองแสงสีเขียวและสีแดงแสดงถึงเซลล์ที่มีชีวิตและเซลล์ที่ตายแล้วตามลำดับ สำหรับการย้อมสี นำส่วนผสม 1 มล. ที่ประกอบด้วย SYTO-9 3 ไมโครลิตร และสารละลาย PI 3 ไมโครลิตร มาบ่มเป็นเวลา 20 นาทีที่อุณหภูมิห้อง (23°C) ในที่มืด หลังจากนั้น ตรวจสอบตัวอย่างที่ย้อมสีแล้วที่สองความยาวคลื่น (488 นาโนเมตรสำหรับเซลล์ที่มีชีวิต และ 559 นาโนเมตรสำหรับเซลล์ที่ตายแล้ว) โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลเลเซอร์สแกนนิง Nikon (C2 Plus, Nikon, Japan) ความหนาของไบโอฟิล์มถูกวัดในโหมดการสแกน 3 มิติ
วิธีการอ้างอิงบทความนี้: Li, H. และคณะ การกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์ 2707 โดยจุลินทรีย์ Pseudomonas aeruginosa จากฟิล์มชีวภาพในทะเล วารสารวิทยาศาสตร์ 6, 20190. doi: 10.1038/srep20190 (2016)
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. และ Zucchi, F. การแตกร้าวจากการกัดกร่อนภายใต้ความเค้นของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ LDX 2101 ในสารละลายคลอไรด์ที่มีไทโอซัลเฟต Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. และ Zucchi, F. การแตกร้าวจากการกัดกร่อนภายใต้ความเค้นของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ LDX 2101 ในสารละลายคลอไรด์ที่มีไทโอซัลเฟต Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворах хлоридов в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. และ Zucchi, F. การแตกร้าวจากการกัดกร่อนภายใต้ความเค้นของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ LDX 2101 ในสารละลายคลอไรด์ใน présence ของไทโอซัลเฟต 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酸盐存在下氯化物溶液中的应力腐蚀酐蚀盂。 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文剧情的裂。 Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Коррозионное растрескивание под напряжением дуплексной нержавеющей стали LDX 2101 в растворе хлорида в присутствии тиосульфата. Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. และ Zucchi, F. การแตกร้าวจากการกัดกร่อนภายใต้ความเค้นของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ LDX 2101 ในสารละลายคลอไรด์ใน présence ของไทโอซัลเฟตวิทยาศาสตร์คอรอส 80, 205–212 (2014)
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS และ Park, YS ผลกระทบของการอบชุบด้วยความร้อนและการใช้ไนโตรเจนในก๊าซปกคลุมต่อความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมของรอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมไฮเปอร์ดูเพล็กซ์ Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS และ Park, YS ผลกระทบของการอบชุบด้วยความร้อนและการใช้ไนโตรเจนในก๊าซปกคลุมต่อความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมของรอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมไฮเปอร์ดูเพล็กซ์คิม เอสที, จาง เอสเอช, ลี ไอเอส และ พัค เอสวาย ผลของกรรมวิธีอบชุบด้วยความร้อนและการใช้ไนโตรเจนในก๊าสปกคลุมต่อความต้านทานการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมของรอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมไฮเปอร์ดูเพล็กซ์ 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点蚀性能的影响。 คิม, เอสที, จาง, เอสเอช, ลี, ไอเอส และ พัค, เอสวายKim, ST, Jang, SH, Lee, IS และ Park, YS ผลของกรรมวิธีอบชุบด้วยความร้อนและการใช้ไนโตรเจนในก๊าสปกคลุมต่อความต้านทานการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมของรอยเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิมซูเปอร์ดูเพล็กซ์koros. วิทยาศาสตร์. 53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. และ Lewandowski, Z. การศึกษาเปรียบเทียบทางเคมีของการเกิดหลุมกัดกร่อนที่เกิดจากจุลินทรีย์และกระบวนการทางไฟฟ้าเคมีในเหล็กกล้าไร้สนิม 316L Shi, X., Avci, R., Geiser, M. และ Lewandowski, Z. การศึกษาเปรียบเทียบทางเคมีของการเกิดหลุมกัดกร่อนที่เกิดจากจุลินทรีย์และกระบวนการทางไฟฟ้าเคมีในเหล็กกล้าไร้สนิม 316LShi, X., Avchi, R., Geyser, M. และ Lewandowski, Z. การศึกษาเปรียบเทียบทางเคมีของการเกิดหลุมกัดกร่อนทางจุลชีววิทยาและทางไฟฟ้าเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิม 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. และ Lewandowski, Z.Shi, X., Avchi, R., Geyser, M. และ Lewandowski, Z. การศึกษาเปรียบเทียบทางเคมีของการเกิดหลุมกัดกร่อนที่เกิดจากจุลชีววิทยาและไฟฟ้าเคมีในเหล็กกล้าไร้สนิม 316Lkoros. วิทยาศาสตร์. 45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG และ Xiao, K. พฤติกรรมทางไฟฟ้าเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ 2205 ในสารละลายด่างที่มีค่า pH ต่างกันในสภาวะที่มีคลอไรด์ Luo, H., Dong, CF, Li, XG และ Xiao, K. พฤติกรรมทางไฟฟ้าเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ 2205 ในสารละลายด่างที่มีค่า pH ต่างกันในสภาวะที่มีคลอไรด์Luo H., Dong KF, Lee HG และ Xiao K. พฤติกรรมทางไฟฟ้าเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ 2205 ในสารละลายด่างที่มีค่า pH ต่างกันในสภาวะที่มีคลอไรด์ Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 双相不锈钢在氯化物存在下不同pH 碱性溶液中的电化学行为。 Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. 2205 พฤติกรรมทางไฟฟ้าเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมในสภาวะที่มีคลอไรด์ที่ค่า pH ต่างกันในสารละลายด่างLuo H., Dong KF, Lee HG และ Xiao K. พฤติกรรมทางไฟฟ้าเคมีของเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ 2205 ในสารละลายด่างที่มีค่า pH ต่างกันในสภาวะที่มีคลอไรด์วารสารอิเล็กโทรเคมี 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI อิทธิพลของไบโอฟิล์มในทะเลต่อการกัดกร่อน: บทวิจารณ์โดยสังเขป Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI อิทธิพลของไบโอฟิล์มในทะเลต่อการกัดกร่อน: บทวิจารณ์โดยสังเขปLittle, BJ, Lee, JS และ Ray, RI ผลกระทบของไบโอฟิล์มในทะเลต่อการกัดกร่อน: บทวิจารณ์โดยสังเขป Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI 海洋生物膜对腐蚀的影响：简明综述。 ลิตเติล, บีเจ, ลี, เจเอส และ เรย์, ไอโอดีนLittle, BJ, Lee, JS และ Ray, RI ผลกระทบของไบโอฟิล์มในทะเลต่อการกัดกร่อน: บทวิจารณ์โดยสังเขปวารสารอิเล็กโทรเคมี 54, 2-7 (2008).