شكرًا لك على زيارة Nature.com.إصدار المتصفح الذي تستخدمه لديه دعم محدود لـ CSS.للحصول على أفضل تجربة ، نوصي باستخدام مستعرض محدث (أو تعطيل وضع التوافق في Internet Explorer).في غضون ذلك ، لضمان استمرار الدعم ، سنعرض الموقع بدون أنماط وجافا سكريبت.
يعد التآكل الجرثومي مشكلة خطيرة في العديد من الصناعات ، حيث يمكن أن يؤدي إلى خسائر اقتصادية فادحة.يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ ذو الوجهين الفائق 2707 (2707 HDSS) في البيئات البحرية نظرًا لمقاومته الكيميائية الممتازة.ومع ذلك ، لم يتم إثبات مقاومتها لـ MIC بشكل تجريبي.فحصت هذه الدراسة سلوك MIC 2707 HDSS الناجم عن البكتيريا الهوائية البحرية Pseudomonas aeruginosa.أظهر التحليل الكهروكيميائي أنه في وجود Pseudomonas aeruginosa biofilm في وسط 2216E ، يحدث تغيير إيجابي في إمكانية التآكل وزيادة في كثافة تيار التآكل.أظهر تحليل التحليل الطيفي للإلكترون بالأشعة السينية (XPS) انخفاضًا في محتوى Cr على سطح العينة تحت البيوفيلم.أظهر التحليل البصري للحفر أن الغشاء الحيوي P. aeruginosa أنتج أقصى عمق حفرة قدره 0.69 ميكرومتر خلال 14 يومًا من الحضانة.على الرغم من أن هذا صغير ، إلا أنه يشير إلى أن 2707 HDSS ليست محصنة تمامًا ضد MIC للأغشية الحيوية P. aeruginosa.
يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين (DSS) على نطاق واسع في العديد من الصناعات نظرًا للجمع المثالي بين الخصائص الميكانيكية الممتازة ومقاومة التآكل 1،2.ومع ذلك ، لا يزال التنقر الموضعي يحدث ويؤثر على سلامة هذا الفولاذ.DSS ليست مقاومة للتآكل الجرثومي (MIC) 5،6.على الرغم من النطاق الواسع لتطبيقات DSS ، لا تزال هناك بيئات لا تكون فيها مقاومة التآكل لـ DSS كافية للاستخدام على المدى الطويل.هذا يعني أن هناك حاجة إلى مواد أكثر تكلفة مع مقاومة أعلى للتآكل.وجد Jeon et al7 أنه حتى الفولاذ المقاوم للصدأ على الوجهين الفائق (SDSS) له بعض القيود من حيث مقاومة التآكل.لذلك ، في بعض الحالات ، يلزم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ ذو الوجهين الفائق (HDSS) مع مقاومة أعلى للتآكل.أدى ذلك إلى تطوير HDSS عالية السبائك.
تعتمد مقاومة التآكل DSS على نسبة أطوار ألفا وجاما وتستنفد في مناطق Cr و Mo و W 8 و 9 و 10 المجاورة للمرحلة الثانية.يحتوي HDSS على نسبة عالية من Cr و Mo و N11 ، وبالتالي فهو يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل وقيمة عالية (45-50) من رقم مقاومة التنقر المكافئ (PREN) المحددة بالوزن٪ Cr + 3.3 (wt.٪ Mo + 0.5 بالوزن٪ واط) + 16٪ بالوزنN12.تعتمد مقاومته الممتازة للتآكل على تركيبة متوازنة تحتوي على حوالي 50٪ من الحديد (α) و 50٪ من الأطوار الأوستنيتي ().تتمتع HDSS بخصائص ميكانيكية أفضل ومقاومة أعلى لتآكل الكلوريد.تعمل مقاومة التآكل المحسنة على توسيع استخدام HDSS في بيئات الكلوريد الأكثر عدوانية مثل البيئات البحرية.
تمثل البلدان المتوسطة الدخل مشكلة رئيسية في العديد من الصناعات مثل صناعات النفط والغاز والمياه 14.يمثل MIC 20٪ من جميع أضرار التآكل 15.MIC هو تآكل كيميائي حيوي يمكن ملاحظته في العديد من البيئات.تعمل الأغشية الحيوية التي تتكون على الأسطح المعدنية على تغيير الظروف الكهروكيميائية ، وبالتالي تؤثر على عملية التآكل.من المعتقد على نطاق واسع أن تآكل MIC ناتج عن الأغشية الحيوية.تتغذى الكائنات الدقيقة الكهربية على المعادن للحصول على الطاقة التي تحتاجها للبقاء على قيد الحياة.أظهرت دراسات MIC الحديثة أن EET (نقل الإلكترون خارج الخلية) هو العامل المحدد للمعدل في MIC الناجم عن الكائنات الدقيقة الكهربية.تشانغ وآخرون.أظهر 18 أن وسطاء الإلكترون يسرعون في نقل الإلكترونات بين خلايا Desulfovibrio sessificans و 304 الفولاذ المقاوم للصدأ ، مما أدى إلى هجوم MIC أكثر شدة.أنينج وآخرون.19 و Wenzlaff et al.أظهر الشكل 20 أن الأغشية الحيوية للبكتيريا المسببة للتآكل الكبريتات (SRBs) يمكن أن تمتص الإلكترونات مباشرة من الركائز المعدنية ، مما يؤدي إلى تأليب شديد.
من المعروف أن نظام DSS حساس لـ MIC في الوسائط التي تحتوي على SRBs ، والبكتيريا التي تقلل الحديد (IRBs) ، وما إلى ذلك 21.تسبب هذه البكتيريا تنقرًا موضعيًا على سطح DSS تحت الأغشية الحيوية.على عكس DSS ، فإن HDSS24 MIC غير معروف جيدًا.
الزائفة الزنجارية هي بكتيريا سالبة الجرام ، متحركة ، على شكل قضيب يتم توزيعها على نطاق واسع في الطبيعة.الزائفة الزنجارية هي أيضًا مجموعة ميكروبية رئيسية في البيئة البحرية ، مما يتسبب في ارتفاع تركيزات MIC.تشارك Pseudomonas بنشاط في عملية التآكل ويتم التعرف عليها كمستعمر رائد أثناء تكوين البيوفيلم.ماهات وآخرون.28 ويوان وآخرون.أظهر 29 أن Pseudomonas aeruginosa تميل إلى زيادة معدل تآكل الفولاذ الطري والسبائك في البيئات المائية.
الهدف الرئيسي من هذا العمل هو فحص خصائص MIC 2707 HDSS التي تسببها البكتيريا الهوائية البحرية Pseudomonas aeruginosa باستخدام الطرق الكهروكيميائية وطرق تحليل السطح وتحليل منتجات التآكل.أجريت الدراسات الكهروكيميائية ، بما في ذلك إمكانات الدائرة المفتوحة (OCP) ، ومقاومة الاستقطاب الخطي (LPR) ، والتحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية (EIS) ، والاستقطاب الديناميكي المحتمل ، لدراسة سلوك MIC 2707 HDSS.تم إجراء تحليل طيف تشتت الطاقة (EDS) للكشف عن العناصر الكيميائية على سطح متآكل.بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام التحليل الطيفي للإلكترون بالأشعة السينية (XPS) لتحديد ثبات تخميل فيلم الأكسيد تحت تأثير البيئة البحرية التي تحتوي على Pseudomonas aeruginosa.تم قياس عمق الحفر تحت مجهر مسح ليزر متحد البؤر (CLSM).
يوضح الجدول 1 التركيب الكيميائي لـ 2707 HDSS.يوضح الجدول 2 أن 2707 HDSS لها خصائص ميكانيكية ممتازة بقوة خضوع تبلغ 650 ميجا باسكال.على التين.يوضح الشكل 1 البنية المجهرية الضوئية لمحلول 2707 HDSS المعالج حرارياً.في البنية المجهرية التي تحتوي على حوالي 50٪ من الأوستينيت و 50٪ من أطوار الفريت ، تظهر نطاقات ممدودة من أطوار الأوستينيت والفريت بدون أطوار ثانوية.
على التين.يوضح الشكل 2 أ إمكانات الدائرة المفتوحة (Eocp) مقابل وقت التعرض لـ 2707 HDSS في وسط غير حيوي 2216E ومرق P. aeruginosa لمدة 14 يومًا عند 37 درجة مئوية.يظهر أن أكبر وأهم تغيير في Eocp يحدث خلال الـ 24 ساعة الأولى.بلغت قيم Eocp في كلتا الحالتين ذروتها عند -145 مللي فولت (مقارنة بـ SCE) حوالي 16 ساعة ثم انخفضت بشكل حاد ، لتصل إلى -477 مللي فولت (مقارنة بـ SCE) و -236 مللي فولت (مقارنة بـ SCE) للعينة اللاأحيائية.و Pseudomonas aeruginosa ، على التوالي).بعد 24 ساعة ، كانت قيمة Eocp 2707 HDSS لـ P. aeruginosa مستقرة نسبيًا عند -228 مللي فولت (مقارنة بـ SCE) ، بينما كانت القيمة المقابلة للعينات غير البيولوجية تقريبًا -442 مللي فولت (مقارنة بـ SCE).كان Eocp في وجود P. aeruginosa منخفضًا جدًا.
دراسة كهروكيميائية لـ 2707 عينة HDSS في وسط غير حيوي ومرق Pseudomonas aeruginosa عند 37 درجة مئوية:
(أ) Eocp كدالة لوقت التعرض ، (ب) منحنيات الاستقطاب في اليوم 14 ، (ج) Rp كدالة لوقت التعرض ، و (د) icorr كدالة لوقت التعرض.
يوضح الجدول 3 معلمات التآكل الكهروكيميائي لعينات 2707 HDSS المعرضة للوسائط اللاأحيائية و Pseudomonas aeruginosa خلال فترة 14 يومًا.تم استقراء ظل منحنيات الأنود والكاثود للحصول على تقاطعات تعطي كثافة تيار التآكل (icorr) ، وإمكانية التآكل (Ecorr) ومنحدر Tafel (βα و c) وفقًا للطرق القياسية.
كما يظهر في الشكل.في الشكل 2 ب ، أدى التحول التصاعدي في منحنى P. aeruginosa إلى زيادة Ecorr مقارنة بالمنحنى اللاأحيائي.زادت قيمة icorr ، التي تتناسب مع معدل التآكل ، إلى 0.328 A cm-2 في عينة Pseudomonas aeruginosa ، وهي أكبر أربع مرات من العينة غير البيولوجية (0.087 A cm-2).
LPR هي طريقة كهروكيميائية كلاسيكية غير مدمرة لتحليل التآكل السريع.كما تم استخدامه لدراسة MIC32.على التين.يوضح الشكل 2 ج مقاومة الاستقطاب (Rp) كدالة لوقت التعرض.قيمة Rp الأعلى تعني تآكل أقل.خلال الـ 24 ساعة الأولى ، بلغ Rp 2707 HDSS ذروته عند 1955 kΩ cm2 للعينات اللاأحيائية و 1429 kΩ cm2 لعينات Pseudomonas aeruginosa.يوضح الشكل 2 ج أيضًا أن قيمة Rp انخفضت بسرعة بعد يوم واحد ثم ظلت دون تغيير نسبيًا خلال الـ 13 يومًا التالية.تبلغ قيمة Rp لعينة Pseudomonas aeruginosa حوالي 40 kΩ cm2 ، وهي أقل بكثير من قيمة 450 kΩ cm2 لعينة غير بيولوجية.
تتناسب قيمة icorr مع معدل التآكل المنتظم.يمكن حساب قيمتها من معادلة Stern-Giri التالية:
وفقًا لـ Zoe et al.33 ، القيمة النموذجية لمنحدر Tafel B في هذا العمل تم أخذها لتكون 26 mV / dec.يوضح الشكل 2 د أن icorr للعينة غير البيولوجية 2707 ظل مستقرًا نسبيًا ، بينما تقلبت عينة P. aeruginosa بشكل كبير بعد الـ 24 ساعة الأولى.كانت قيم icorr لعينات P. الزنجارية أعلى بترتيب من حيث الحجم من تلك الخاصة بالضوابط غير البيولوجية.هذا الاتجاه يتوافق مع نتائج مقاومة الاستقطاب.
EIS هي طريقة أخرى غير مدمرة تستخدم لوصف التفاعلات الكهروكيميائية على الأسطح المتآكلة.أطياف المعاوقة وقيم السعة المحسوبة للعينات المعرضة للبيئة اللاأحيائية ومحلول Pseudomonas aeruginosa ، ومقاومة الغشاء السلبي / الأغشية الحيوية Rb المتكونة على سطح العينة ، ومقاومة نقل الشحنة Rct ، والسعة الكهربائية المزدوجة الطبقة Cdl (EDL) ومعلمات عنصر الطور QCPE الثابت (CPE).تم تحليل هذه المعلمات بشكل أكبر عن طريق ملاءمة البيانات باستخدام نموذج دائرة مكافئة (EEC).
على التين.يوضح الشكل 3 مخططات Nyquist النموذجية (a و b) و Bode (a 'and b') لـ 2707 عينات HDSS في الوسائط اللاأحيائية ومرق P. aeruginosa لأوقات حضانة مختلفة.يتناقص قطر حلقة نيكويست في وجود الزائفة الزنجارية.تُظهر مؤامرة Bode (الشكل 3 ب ') الزيادة في إجمالي الممانعة.يمكن الحصول على معلومات حول ثابت وقت الاسترخاء من المرحلة القصوى.على التين.يوضح الشكل 4 الهياكل المادية على أساس أحادي الطبقة (أ) وطبقة ثنائية (ب) والمجموعات الاقتصادية الأوروبية المقابلة.تم إدخال CPE في نموذج EEC.يتم التعبير عن قبولها ومقاومتها على النحو التالي:
نموذجان فيزيائيان ودوائر مكافئة مناسبة لتركيب طيف المعاوقة لعينة 2707 HDSS:
حيث Y0 هي قيمة KPI ، j هو الرقم التخيلي أو (-1) 1/2 ، هو التردد الزاوي ، n هو مؤشر قدرة KPI أقل من واحد.يتوافق انقلاب مقاومة نقل الشحنة (أي 1 / Rct) مع معدل التآكل.كلما كان Rct أصغر ، زاد معدل التآكل.بعد 14 يومًا من الحضانة ، وصلت Rct لعينات Pseudomonas aeruginosa إلى 32 كيلو سم 2 ، وهو أقل بكثير من 489 كيلو سم 2 من العينات غير البيولوجية (الجدول 4).
تُظهر صور CLSM وصور SEM في الشكل 5 بوضوح أن طلاء الأغشية الحيوية على سطح عينة HDSS 2707 بعد 7 أيام كثيف.ومع ذلك ، بعد 14 يومًا ، كانت تغطية البيوفيلم ضعيفة وظهرت بعض الخلايا الميتة.يوضح الجدول 5 سمك الأغشية الحيوية على 2707 عينة HDSS بعد التعرض ل P. الزنجارية لمدة 7 و 14 يومًا.تغير أقصى سمك بيوفيلم من 23.4 ميكرومتر بعد 7 أيام إلى 18.9 ميكرومتر بعد 14 يومًا.كما أكد متوسط ​​سمك الأغشية الحيوية الرقيقة هذا الاتجاه.انخفض من 22.2 ± 0.7 ميكرومتر بعد 7 أيام إلى 17.8 ± 1.0 ميكرومتر بعد 14 يومًا.
(أ) صورة CLSM ثلاثية الأبعاد في 7 أيام ، (ب) صورة CLSM ثلاثية الأبعاد في 14 يومًا ، (ج) صورة SEM في 7 أيام ، و (د) صورة SEM في 14 يومًا.
كشفت EMF عن العناصر الكيميائية في الأغشية الحيوية ومنتجات التآكل على العينات التي تعرضت لـ P. aeruginosa لمدة 14 يومًا.على التين.يوضح الشكل 6 أن محتوى C و N و O و P في الأغشية الحيوية ومنتجات التآكل أعلى بكثير منه في المعادن النقية ، نظرًا لأن هذه العناصر مرتبطة بالأغشية الحيوية ومستقلباتها.تحتاج الميكروبات فقط إلى كميات ضئيلة من الكروم والحديد.تشير المستويات العالية من الكروم والحديد في الأغشية الحيوية ومنتجات التآكل على سطح العينات إلى أن المصفوفة المعدنية فقدت عناصر بسبب التآكل.
بعد 14 يومًا ، لوحظ وجود حفر مع أو بدون P. aeruginosa في المتوسط ​​2216E.قبل الحضانة ، كان سطح العينات ناعمًا وخاليًا من العيوب (الشكل 7 أ).بعد حضانة وإزالة الأغشية الحيوية ومنتجات التآكل ، تم فحص أعمق الحفر على سطح العينات باستخدام CLSM ، كما هو موضح في الشكل 7 ب و ج.لم يتم العثور على تأليب واضح على سطح عناصر التحكم غير البيولوجية (أقصى عمق تنقر 0.02 ميكرومتر).كان الحد الأقصى لعمق الحفرة الناتج عن P. aeruginosa 0.52 ميكرومتر في 7 أيام و 0.69 ميكرومتر في 14 يومًا ، بناءً على متوسط ​​عمق الحفرة الأقصى من 3 عينات (تم اختيار 10 أعماق حفرة قصوى لكل عينة).تحقيق 0.42 ± 0.12 ميكرومتر و 0.52 ± 0.15 ميكرومتر على التوالي (الجدول 5).قيم عمق الحفرة صغيرة ولكنها مهمة.
(أ) قبل التعرض ، (ب) 14 يومًا في بيئة غير حيوية ، (ج) 14 يومًا في مرق Pseudomonas aeruginosa.
على التين.يوضح الجدول 8 أطياف XPS لأسطح العينات المختلفة ، ويتم تلخيص التركيب الكيميائي الذي تم تحليله لكل سطح في الجدول 6. في الجدول 6 ، كانت النسب المئوية الذرية للحديد والكروم في وجود P. الزنجارية (العينات A و B) أقل بكثير من الضوابط غير البيولوجية.(العينات C و D).بالنسبة لعينة P. aeruginosa ، تم تركيب المنحنى الطيفي عند مستوى نواة Cr 2p على أربعة مكونات ذروة مع طاقات ربط (BE) تبلغ 574.4 و 576.6 و 578.3 و 586.8 eV ، والتي يمكن أن تُعزى إلى Cr ، Cr2O3 ، CrO3 .و Cr (OH) 3 ، على التوالي (الشكل 9 أ و ب).بالنسبة للعينات غير البيولوجية ، يحتوي طيف مستوى Cr 2p الرئيسي على قمتين رئيسيتين لـ Cr (573.80 eV لـ BE) و Cr2O3 (575.90 eV لـ BE) في التين.9 ج ود ، على التوالي.كان الاختلاف الأكثر وضوحًا بين العينات اللاأحيائية وعينات P. aeruginosa هو وجود Cr6 + ونسبة أعلى نسبيًا من Cr (OH) 3 (BE 586.8 eV) تحت الأغشية الحيوية.
يبلغ طول أطياف XPS الواسعة لسطح العينة 2707 HDSS في وسيطين 7 و 14 يومًا على التوالي.
(أ) التعرض لمدة 7 أيام لـ P. aeruginosa ، (ب) التعرض لمدة 14 يومًا لـ P. aeruginosa ، (ج) 7 أيام في بيئة غير حيوية ، (د) 14 يومًا في بيئة غير حيوية.
يُظهر HDSS مستوى عالٍ من مقاومة التآكل في معظم البيئات.ذكر Kim et al.2 أن HDSS UNS S32707 تم تحديده على أنه DSS عالي السبائك مع PREN أكبر من 45. كانت قيمة PREN لعينة 2707 HDSS في هذا العمل 49. ويرجع ذلك إلى محتوى الكروم العالي والمحتوى العالي من الموليبدينوم والنيكل ، وهما مفيدان في البيئات الحمضية.والبيئات ذات المحتوى العالي من الكلوريد.بالإضافة إلى ذلك ، فإن التركيبة المتوازنة والبنية المجهرية الخالية من العيوب مفيدة للاستقرار الهيكلي ومقاومة التآكل.ومع ذلك ، على الرغم من المقاومة الكيميائية الممتازة ، فإن البيانات التجريبية في هذا العمل تشير إلى أن 2707 HDSS ليست محصنة تمامًا ضد P. aeruginosa biofilm MICs.
أظهرت النتائج الكهروكيميائية أن معدل تآكل 2707 HDSS في مرق P. aeruginosa زاد بشكل ملحوظ بعد 14 يوم مقارنة بالبيئة غير البيولوجية.في الشكل 2 أ ، لوحظ انخفاض في Eocp في كل من الوسط اللاأحيائي وفي مرق P. aeruginosa خلال الـ 24 ساعة الأولى.بعد ذلك ، يغطي البيوفيلم سطح العينة تمامًا ، ويصبح Eocp مستقرًا نسبيًا.ومع ذلك ، كان مستوى Eocp البيولوجي أعلى بكثير من مستوى Eocp غير البيولوجي.هناك أسباب للاعتقاد بأن هذا الاختلاف مرتبط بتكوين الأغشية الحيوية P. aeruginosa.على التين.2d في وجود P. الزنجارية ، وصلت قيمة icorr 2707 HDSS إلى 0.627 μA سم -2 ، وهو ترتيب من حيث الحجم أعلى من عنصر التحكم اللاأحيائي (0.063 μA سم -2) ، والذي كان متسقًا مع قيمة Rct المقاسة بواسطة EIS.خلال الأيام القليلة الأولى ، زادت قيم الممانعة في مرق P. aeruginosa بسبب ارتباط خلايا P. aeruginosa وتكوين الأغشية الحيوية.ومع ذلك ، عندما يغطي البيوفيلم سطح العينة بالكامل ، تقل المقاومة.يتم مهاجمة الطبقة الواقية في المقام الأول بسبب تكوين الأغشية الحيوية ومستقلبات الأغشية الحيوية.ونتيجة لذلك ، انخفضت مقاومة التآكل بمرور الوقت وتسبب ارتباط P. aeruginosa في حدوث تآكل موضعي.كانت الاتجاهات في البيئات اللاأحيائية مختلفة.كانت مقاومة التآكل للعنصر غير البيولوجي أعلى بكثير من القيمة المقابلة للعينات المعرضة لمرق P. aeruginosa.بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للمدخلات اللاأحيائية ، وصلت قيمة Rct 2707 HDSS إلى 489 kΩ cm2 في اليوم 14 ، وهو أعلى 15 مرة من قيمة Rct (32 kΩ cm2) في وجود P. aeruginosa.وبالتالي ، تتمتع 2707 HDSS بمقاومة ممتازة للتآكل في بيئة معقمة ، ولكنها لا تقاوم MICs من P. aeruginosa biofilms.
يمكن أيضًا ملاحظة هذه النتائج من منحنيات الاستقطاب في التين.2 ب.ارتبط تفرع Anodic بتكوين Pseudomonas aeruginosa biofilm وتفاعلات أكسدة المعادن.في هذه الحالة ، يكون التفاعل الكاثودي هو تقليل الأكسجين.أدى وجود P. aeruginosa إلى زيادة كبيرة في كثافة تيار التآكل ، بحوالي ترتيب من حيث الحجم أعلى مما كانت عليه في عنصر التحكم اللاأحيائي.يشير هذا إلى أن الغشاء الحيوي P. aeruginosa يعزز التآكل الموضعي لـ 2707 HDSS.وجد Yuan et al. 29 أن كثافة تيار التآكل لسبيكة Cu-Ni 70/30 تزداد تحت تأثير P. aeruginosa biofilm.قد يكون هذا بسبب التحفيز الحيوي لتقليل الأكسجين بواسطة الأغشية الحيوية Pseudomonas aeruginosa.قد تفسر هذه الملاحظة أيضًا MIC 2707 HDSS في هذا العمل.قد يكون هناك أيضًا أكسجين أقل تحت الأغشية الحيوية الهوائية.لذلك ، فإن رفض إعادة تنشيط السطح المعدني بالأكسجين قد يكون عاملاً يساهم في MIC في هذا العمل.
ديكنسون وآخرون.اقترح 38 أن معدل التفاعلات الكيميائية والكهروكيميائية يمكن أن يتأثر بشكل مباشر بالنشاط الأيضي للبكتيريا اللاطئة على سطح العينة وطبيعة نواتج التآكل.كما هو مبين في الشكل 5 والجدول 5 ، انخفض عدد الخلايا وسماكة الأغشية الحيوية بعد 14 يومًا.يمكن تفسير ذلك بشكل معقول من خلال حقيقة أنه بعد 14 يومًا ، ماتت معظم الخلايا اللاطئة على سطح 2707 HDSS بسبب استنفاد المغذيات في وسط 2216E أو إطلاق أيونات المعادن السامة من مصفوفة 2707 HDSS.هذا هو قيد التجارب دفعة.
في هذا العمل ، ساهم غشاء حيوي من P. aeruginosa في النضوب المحلي للكروم والحديد تحت الأغشية الحيوية على سطح 2707 HDSS (الشكل 6).يوضح الجدول 6 الانخفاض في الحديد والكروم في العينة D مقارنة بالعينة C ، مما يشير إلى أن الحديد والكروم المذاب الناتج عن P. الزنجارية بيوفيلم استمر لمدة 7 أيام الأولى.تُستخدم بيئة 2216E لمحاكاة البيئة البحرية.يحتوي على 17700 جزء في المليون من الكلور ، وهو ما يماثل محتواه في مياه البحر الطبيعية.كان وجود 17700 جزء في المليون من الكلور هو السبب الرئيسي لانخفاض الكروم في العينات اللاأحيائية لمدة 7 و 14 يومًا التي تم تحليلها بواسطة XPS.بالمقارنة مع عينات P. aeruginosa ، كان انحلال الكروم في العينات اللاأحيائية أقل بكثير بسبب المقاومة القوية لـ 2707 HDSS للكلور في ظل الظروف اللاأحيائية.على التين.يوضح الشكل 9 وجود Cr6 + في فيلم التخميل.يمكن أن تشارك في إزالة الكروم من الأسطح الفولاذية بواسطة P. aeruginosa biofilms ، كما اقترح تشين وكلايتون.
بسبب النمو البكتيري ، كانت قيم الأس الهيدروجيني للوسط قبل وبعد الزراعة 7.4 و 8.2 على التوالي.وبالتالي ، تحت الطبقة الرقيقة الحيوية P. aeruginosa ، من غير المحتمل أن يساهم تآكل الحمض العضوي في هذا العمل بسبب ارتفاع درجة الحموضة نسبيًا في الوسط السائب.لم يتغير الرقم الهيدروجيني لوسط التحكم غير البيولوجي بشكل كبير (من 7.4 الأولي إلى 7.5 النهائي) خلال فترة الاختبار البالغة 14 يومًا.ارتبطت الزيادة في الرقم الهيدروجيني في وسط التلقيح بعد الحضانة بالنشاط الأيضي لفطر P. aeruginosa ووجد أن لها نفس التأثير على الرقم الهيدروجيني في غياب شرائط الاختبار.
كما هو مبين في الشكل 7 ، كان الحد الأقصى لعمق الحفرة الناتج عن P. aeruginosa biofilm 0.69 ميكرومتر ، وهو أكبر بكثير من الوسط اللاأحيائي (0.02 ميكرومتر).هذا يتوافق مع البيانات الكهروكيميائية الموضحة أعلاه.عمق الحفرة 0.69 ميكرومتر أصغر بعشر مرات من القيمة 9.5 ميكرومتر المبلغ عنها لـ 2205 DSS تحت نفس الظروف.تُظهر هذه البيانات أن 2707 HDSS تُظهر مقاومة أفضل للميكروفونات MIC من 2205 DSS.لا ينبغي أن يكون هذا مفاجئًا نظرًا لأن 2707 HDSS بها مستويات Cr أعلى مما يوفر تخميلًا أطول ، ويصعب التخلص من P. الزنجارية ، وبسبب هيكل الطور المتوازن دون ترسيب ثانوي ضار يسبب التنقر.
في الختام ، تم العثور على حفر MIC على سطح 2707 HDSS في مرق P. aeruginosa مقارنة بالحفر غير المهمة في البيئة اللاأحيائية.يوضح هذا العمل أن 2707 HDSS لديها مقاومة أفضل لـ MIC من 2205 DSS ، لكنها ليست محصنة تمامًا ضد MIC بسبب P. aeruginosa biofilm.تساعد هذه النتائج في اختيار الفولاذ المقاوم للصدأ المناسب والعمر المتوقع للبيئة البحرية.
قسيمة 2707 HDSS مقدمة من كلية المعادن بجامعة نورث إيسترن (NEU) في شنيانغ ، الصين.يظهر التركيب الأولي لـ 2707 HDSS في الجدول 1 ، والذي تم تحليله بواسطة قسم تحليل واختبار المواد NEU.تم معالجة جميع العينات بمحلول صلب عند 1180 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة.قبل اختبار التآكل ، تم صقل 2707 HDSS على شكل عملة معدنية بمساحة سطح مفتوحة من 1 سم 2 إلى 2000 حبيبة رملية بورق صنفرة من كربيد السيليكون ثم صقلها بملاط مسحوق Al2O3 0.05 ميكرومتر.الجوانب والأسفل محمية بطلاء خامل.بعد التجفيف ، تم غسل العينات بماء معقم منزوع الأيونات وتعقيمها باستخدام 75٪ (حجم / حجم) إيثانول لمدة 0.5 ساعة.ثم تم تجفيفها بالهواء تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة 0.5 ساعة قبل الاستخدام.
تم شراء سلالة الزائفة الزنجارية البحرية MCCC 1A00099 من مركز Xiamen Marine Culture Collection (MCCC) في الصين.تمت زراعة Pseudomonas aeruginosa في ظروف هوائية عند 37 درجة مئوية في قوارير سعة 250 مل وخلايا كهروكيميائية زجاجية سعة 500 مل باستخدام وسط سائل Marine 2216E (شركة Qingdao Hope Biotechnology Co.، Ltd. ، تشينغداو ، الصين).متوسط ​​يحتوي على (جم / لتر): 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 p مستخلص الخميرة و 0.1 سيترات الحديد.الأوتوكلاف عند 121 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة قبل التلقيح.عد الخلايا اللاطئة والعوالق باستخدام مقياس الهيموسيتومتر تحت مجهر ضوئي بتكبير 400x.كان التركيز الأولي للعوالق Pseudomonas aeruginosa مباشرة بعد التلقيح حوالي 106 خلية / مل.
أجريت الاختبارات الكهروكيميائية في خلية زجاجية كلاسيكية ثلاثية الأقطاب بحجم متوسط ​​500 مل.تم توصيل لوح البلاتين وقطب الكالوميل المشبع (SAE) بالمفاعل من خلال الشعيرات الدموية Luggin المملوءة بجسور الملح ، والتي كانت بمثابة أقطاب مضادة ومرجعية ، على التوالي.لتصنيع أقطاب العمل ، تم توصيل سلك نحاسي مطاطي بكل عينة ومغطى براتنج الإيبوكسي ، تاركًا حوالي 1 سم 2 من المنطقة غير المحمية لقطب العمل على جانب واحد.أثناء القياسات الكهروكيميائية ، تم وضع العينات في وسط 2216E وحفظها عند درجة حرارة حضانة ثابتة (37 درجة مئوية) في حمام مائي.تم قياس بيانات OCP و LPR و EIS والاستقطاب الديناميكي المحتمل باستخدام Autolab potentiostat (المرجع 600 TM ، Gamry Instruments ، Inc. ، الولايات المتحدة الأمريكية).تم تسجيل اختبارات LPR بمعدل مسح قدره 0.125 مللي فولت في الثانية في نطاق من -5 إلى 5 مللي فولت باستخدام Eocp ومعدل أخذ العينات 1 هرتز.تم إجراء EIS بموجة جيبية على مدى تردد من 0.01 إلى 10000 هرتز باستخدام جهد مطبق يبلغ 5 مللي فولت في حالة مستقرة Eocp.قبل الاجتياح المحتمل ، كانت الأقطاب الكهربائية في وضع الخمول حتى الوصول إلى قيمة ثابتة لإمكانية التآكل الحر.تم بعد ذلك قياس منحنيات الاستقطاب من -0.2 إلى 1.5 فولت كدالة لـ Eocp بمعدل مسح قدره 0.166 مللي فولت / ثانية.تم تكرار كل اختبار 3 مرات مع وبدون P. aeruginosa.
تم صقل عينات التحليل المعدني ميكانيكيًا بورق SiC رطب 2000 حصى ثم تم صقلها باستخدام مسحوق معلق 0.05 ميكرومتر Al O للمراقبة البصرية.تم إجراء التحليل المعدني باستخدام مجهر بصري.تم حفر العينات بمحلول 10٪ بالوزن من هيدروكسيد البوتاسيوم 43.
بعد الحضانة ، تم غسل العينات 3 مرات بمحلول ملحي بالفوسفات (PBS) (الرقم الهيدروجيني 7.4 ± 0.2) ثم تم تثبيتها بـ 2.5 ٪ (حجم / حجم) جلوتارالدهيد لمدة 10 ساعات لإصلاح الأغشية الحيوية.ثم تم تجفيفه باستخدام دفعة من الإيثانول (50٪ ، 60٪ ، 70٪ ، 80٪ ، 90٪ ، 95٪ و 100٪ بالحجم) قبل التجفيف بالهواء.أخيرًا ، يتم ترسيب فيلم ذهبي على سطح العينة لتوفير الموصلية لمراقبة SEM.ركزت صور SEM على البقع التي تحتوي على خلايا P. الزنجارية على سطح كل عينة.قم بإجراء تحليل EDS للعثور على العناصر الكيميائية.تم استخدام مجهر المسح بالليزر متحد البؤر (CLSM) (LSM 710 ، زايس ، ألمانيا) لقياس عمق الحفرة.لملاحظة حفر التآكل تحت الأغشية الحيوية ، تم تنظيف عينة الاختبار أولاً وفقًا للمعيار الوطني الصيني (CNS) GB / T4334.4-2000 لإزالة منتجات التآكل والغشاء الحيوي من سطح عينة الاختبار.
تم إجراء التحليل الطيفي للإلكترون بالأشعة السينية (XPS ، نظام تحليل السطح ESCALAB250 ، Thermo VG ، الولايات المتحدة الأمريكية) باستخدام مصدر أحادي اللون للأشعة السينية (خط الألومنيوم Kα بطاقة 1500 فولت وقوة 150 واط) في نطاق واسع من طاقات الربط 0 تحت الظروف القياسية –1350 فولت.تم تسجيل أطياف عالية الدقة باستخدام طاقة إرسال تبلغ 50 فولتًا و 0.2 فولت.
تمت إزالة العينات المحتضنة وغسلها برفق باستخدام PBS (درجة الحموضة 7.4 ± 0.2) لمدة 15 ثانية.لمراقبة الجدوى البكتيرية للأغشية الحيوية على العينات ، تم تلوين الأغشية الحيوية باستخدام LIVE / DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen ، Eugene ، OR ، USA).تحتوي المجموعة على اثنين من الأصباغ الفلورية: صبغة الفلورسنت الخضراء SYTO-9 وصبغة بروبيديوم يوديد (PI) الحمراء الفلورية.في CLSM ، تمثل النقاط الخضراء والحمراء الفلورية الخلايا الحية والميتة ، على التوالي.للتلوين ، تم تحضين 1 مل من خليط يحتوي على 3 ميكرولتر من SYTO-9 و 3 ميكرولتر من محلول PI لمدة 20 دقيقة عند درجة حرارة الغرفة (23 درجة مئوية) في الظلام.بعد ذلك ، تم فحص العينات الملطخة بطول موجي (488 نانومتر للخلايا الحية و 559 نانومتر للخلايا الميتة) باستخدام جهاز نيكون CLSM (C2 Plus ، نيكون ، اليابان).تم قياس سمك البيوفيلم في وضع المسح ثلاثي الأبعاد.
كيفية الاستشهاد بهذا المقال: Li، H. et al.التآكل الميكروبي لـ 2707 فولاذ مقاوم للصدأ مزدوج الطبقة بواسطة Pseudomonas aeruginosa البحري الحيوي.العلم.6 ، 20190. دوى: 10.1038 / srep20190 (2016).
Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. Zanotto، F.، Grassi، V.، Balbo، A.، Monticelli، C. & Zucchi، F. 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. & Zucchi، F. 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 فولاذ مقاوم للصدأ 在 福 代 كبريتات 分 下 下 南 性 性 生于 中 图像 剧情 开裂。 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. & Zucchi، F.علوم كوروس 80 ، 205-212 (2014).
Kim، ST، Jang، SH، Lee، IS & Park، YS تأثيرات المعالجة الحرارية للمحلول والنيتروجين في الغاز الواقي على مقاومة التآكل المنقر للحامات الفولاذية المقاومة للصدأ ذات الازدواج المفرط. Kim، ST، Jang، SH، Lee، IS & Park، YS تأثيرات المعالجة الحرارية للمحلول والنيتروجين في الغاز الواقي على مقاومة التآكل المنقر للحامات الفولاذية المقاومة للصدأ ذات الازدواج المفرط.Kim، ST، Jang، SH، Lee، IS and Park، YS تأثير المعالجة الحرارية للمحلول الصلب والنيتروجين في غاز التدريع على مقاومة تأليب التآكل لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ hyperduplex. 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。 Kim، ST، Jang، SH، Lee، IS & Park، YSKim، ST، Jang، SH، Lee، IS and Park، YS تأثير المعالجة الحرارية للمحلول والنيتروجين في غاز التدريع على مقاومة التآكل لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوجة الفائقة.كوروس.العلم.53 ، 1939-1947 (2011).
Shi، X.، Avci، R.، Geiser، M. & Lewandowski، Z. دراسة مقارنة في كيمياء التنقر المستحث بالميكروبات والكهرباء من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. Shi، X.، Avci، R.، Geiser، M. & Lewandowski، Z. دراسة مقارنة في كيمياء التنقر المستحث بالميكروبات والكهرباء من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L.شي ، إكس ، أفشي ، آر ، جيسير ، إم وليفاندوفسكي ، زي.دراسة كيميائية مقارنة للتأليب الميكروبيولوجي والكهروكيميائي للصلب المقاوم للصدأ 316 لتر. شي ، إكس. ، أفسي ، آر ، جيزر ، إم أند ليفاندوفسكي ، زد. 微生物 和 电化学 诱导 的 316L 不锈钢 点 蚀 的 化学 比较 研究。 شي ، إكس ، أفسي ، آر ، جيسر ، إم وليفاندوفسكي ، زي.شي ، إكس ، أفشي ، آر ، جيسير ، إم وليفاندوفسكي ، زي.دراسة كيميائية مقارنة للتنقر الميكروبيولوجي والكهربائي في الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لتر.كوروس.العلم.45 ، 2577-2595 (2003).
Luo، H.، Dong، CF، Li، XG & Xiao، K. السلوك الكهروكيميائي ل 2205 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ في المحاليل القلوية ذات الأس الهيدروجيني المختلف في وجود الكلوريد. Luo، H.، Dong، CF، Li، XG & Xiao، K. السلوك الكهروكيميائي ل 2205 دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ في المحاليل القلوية ذات الأس الهيدروجيني المختلف في وجود الكلوريد.Luo H. و Dong KF و Lee HG و Xiao K. السلوك الكهروكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 في المحاليل القلوية ذات الأس الهيدروجيني المختلف في وجود الكلوريد. لو ، H. ، دونغ ، 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 السلوك الكهروكيميائي للصلب المقاوم للصدأ 双相 في وجود الكلوريد عند درجة حموضة مختلفة في المحلول القلوي.Luo H. و Dong KF و Lee HG و Xiao K. السلوك الكهروكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج 2205 في المحاليل القلوية ذات الأس الهيدروجيني المختلف في وجود الكلوريد.الكتروكيم.مجلة.64 ، 211-220 (2012).
Little ، BJ ، Lee ، JS & Ray ، RI تأثير الأغشية الحيوية البحرية على التآكل: مراجعة موجزة. Little ، BJ ، Lee ، JS & Ray ، RI تأثير الأغشية الحيوية البحرية على التآكل: مراجعة موجزة.Little ، BJ ، Lee ، JS and Ray ، تأثير RI للأغشية الحيوية البحرية على التآكل: مراجعة موجزة. 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 & Ray ، RILittle ، BJ ، Lee ، JS and Ray ، تأثير RI للأغشية الحيوية البحرية على التآكل: مراجعة موجزة.الكتروكيم.مجلة.54 ، 2-7 (2008).