细菌黑色素在生物电化学领域的研究进展

介绍了黑色素在结构上与类腐殖质相似,且具有非晶半导体的性质和氧化还原特性。根据合成途径的不同,黑色素可以分为真黑素、棕黑素、DHN黑色素和脓黑素,其中脓黑素主要由细菌细胞内苯丙氨酸和酪氨酸代谢途径产生。其次,细菌黑色素具有独特的生物学功能,可以通过增强细胞的致病毒性提高生存效率,也可以通过降低贻贝幼虫的附着和变形来抑制海洋生物污损。最后,微生物胞外呼吸过程中细菌黑色素独特的分子结构和电化学性质使其作为胞外电子传递载体和终端受体,参与了微生物胞外呼吸的电子传递机制。细菌黑色素的生物电化学特性也对金属的微生物腐蚀过程造成一定影响,拓展了微生物腐蚀直接电子传递理论的应用范围。该综述重在阐明细菌黑色素的电子传递能力具有潜在的功能和应用价值,为产黑色素细菌在微生物腐蚀与微生物燃料电池领域的研究和应用提供理论支持与参考。     

Ni-WC涂层在饱和H2S溶液中的磨损和腐蚀行为

为了提高深海石油钻采工具的耐磨耐蚀性能,利用等离子转移弧堆焊(PTA)在不锈钢表面制备了不同球形碳化钨(WC)含量的镍(Ni)基涂层,并研究了该涂层在饱和硫化氢(H₂S)溶液中的耐磨损与腐蚀性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪等方法研究了涂层的表界面形貌和组成结构。利用显微硬度测试仪和摩擦磨损测试仪研究了涂层的耐磨损性能。通过极化曲线和3D光学轮廓仪等方法研究了涂层在H₂S溶液中的腐蚀速率和点蚀分布。结果显示,球形WC粉末的Ni基合金颗粒经过离子转移电弧堆焊在合金钢表面形成的涂层,其主要成分为WC,W₂C,Ni和Ni₃Fe。但WC的体积分数对于涂层的耐磨耐蚀性能影响较大,当WC的体积分数为60%时(Ni-60%WC),涂层在H₂S溶液中的耐磨与耐蚀性能均优于单纯的Ni基涂层和Ni-30%WC涂层。因此,文中研究为深海石油钻采工具的表面防护提供了一种新的思路和选择。     

极地微生物多糖的生物学特征及对金属的腐蚀影响机制

微生物在自然界中的分布范围极广,由于其便捷性、经济型、环保性等优点,已被广泛应用于人类社会发展的方方面面。随着南北极开发力度的加大,极地微生物由于其适应极地严酷自然环境的独特生物学特征引起广泛兴趣。其中,极地微生物多糖是重要的研究领域,其在结构上区别于普通微生物多糖,有助于微生物在极寒环境中正常的生命活动。此外,还阐述了微生物合成多糖的Wzx-Wzy、ABC转运蛋白和合酶依赖途径以及多糖与生物膜形成之间的关系,并以此为基础,进一步延伸至多糖对金属材料表面腐蚀的影响。通过研究极地微生物多糖的特征、生物膜形成和金属腐蚀三者之间的关系,探索影响极地微生物腐蚀机制的关键因素,为未来极地服役材料的腐蚀防护提供参考。     

模拟北极航线多因素耦合条件下船用低合金钢的腐蚀行为

目的 研究船舶低合金钢在模拟南海到北极的航行过程中的腐蚀情况,探索它在环境交变条件下的腐蚀行为与机理。方法 选用3种温度（37、25、4℃）及相对应的典型海洋细菌,包括大西洋假交替单胞菌（Pseudoalteromonasatlantica）、需钠弧菌（Vibrionatriegens）和养料嗜冷杆菌（Psychrobactercibarius）,模拟航行往返过程中海洋环境的变化情况,以21d为一个实验周期,每7d改变一次温度和细菌种类,采用扫描电镜（SEM）、白光干涉、失重法和电化学测试方法从宏观和微观两方面对材料的腐蚀行为进行表征分析。同时,将相同的低合金钢试样浸泡在无菌海水中进行对照实验。结果 浸泡在无菌海水中,当初始温度为37℃时,低合金钢的初始腐蚀速率较大;随着温度的降低和时间的延长腐蚀速率逐渐减小;当初始温度为4℃时,低合金钢的点蚀情况较严重,但腐蚀速率变化不大。浸泡在有菌海水中,初始温度为37℃时,低合金试样表面有大量方解石结构的碳酸钙镁盐沉积,从而较好地抑制了均匀腐蚀和点蚀的发生;当初始温度为4℃时,低合金钢试样表面点蚀严重,EDS能谱分析证明低合金钢试样在低温环境中没...     

切削液中类产碱假单胞菌对铝合金腐蚀行为的影响

目的 从切削废液中分离出类产碱假单胞菌(Pseudomonas pseudoalcaligenes)菌株,研究该菌株对切削液的劣化,以及5754铝合金在含该菌株的切削液中的微生物腐蚀(MIC)行为.方法 采用平板划线法,从切削废液中分离提纯出单一菌株,并通过16S rDNA进行菌株测序.将类产碱假单胞菌接种至切削液中,并将5754铝合金金浸泡于其中.通过定期检测细菌在切削液中的生长状况、切削液的pH值、乳液液滴粒径、溶解氧、总有机碳(TOC)、无机碳(IC)以及总氮(TN)含量变化,分析微生物对切削液的劣化行为.通过表征铝合金在含菌切削液中的微观腐蚀形貌与生物附着情况,并结合电化学手段,分析5754铝合金在含菌切削液中的电化学腐蚀行为.结果 类产碱假单胞菌在切削液中具有良好的生长状况,微生物浓度维持在107 CFU/mL以上.切削液发生了严重的生物降解,在实验周期内,pH值由9.25降至7.39,乳液液滴粒径分布曲线从单峰分布(1.07μm)变为双峰分布(1.12、8.93μm),染色后的液滴有明显增大,并观测到了液滴间的聚结.切削液中TOC的质量浓度由15.42 g/L下降至9.69 g/L,IC由189.03 mg/L上升至485.50 mg/L,TN由564.77 mg/L下降为142.16 mg/L.5754铝合金在含菌切削液中浸泡10 d时,表面出现了生物膜;浸泡15 d后,金属基体在生物膜下发生了严重的点蚀现象.极化曲线结果显示,腐蚀电位(Ecorr)发生了明显的负移,铝合金的腐蚀电流密度(Jcorr)由0.274μA/cm2上升至0.477μA/cm2.在15 d时,铝合金的腐蚀电流密度要比在无菌切削液中高出4.9倍.铝合金的击穿电位也不断负移,使得铝合金极易发生点蚀.EIS结果显示,随着浸泡时间的增加,5754铝合金的阻抗弧半径不断变小,铝合金的耐腐蚀性不断变差.结论 类产碱假单胞菌将切削液中缓冲剂、乳化剂等含氮有机物优先降解为可溶性无机盐,使切削液pH降低,乳化剂保护效果下降,溶液导电性增加,使劣化后的切削液更具腐蚀性.类产碱假单胞菌在5754铝合金表面形成生物膜,不断消耗金属表面的氧气,使铝合金无法维持钝化膜的完整性,金属基体在生物膜下不断发生腐蚀,耐腐蚀性能下降,并形成严重的点蚀.     

模拟海洋大气环境下生物矿化膜抑制低合金钢腐蚀行为研究

目的 通过微生物诱导矿化在低合金钢表面制备生物矿化膜,减缓低合金钢在海洋环境中的大气腐蚀.方法 采用生物矿化的原理,将低合金试样浸入一种海洋假交替单胞菌(Pseudoalteromonas lipolytica)培养液中生成生物矿化膜,通过电化学测试(电化学阻抗、极化曲线)、开尔文探针测试等方法检测薄液膜下生物矿化膜对金属的保护效果,并结合扫描电子显微镜、白光干涉仪、红外光谱等技术对样品的表面形貌和生物矿化膜的组成结构进行分析.通过极化曲线测试,选用腐蚀最严重的50μm薄液膜进行实验.结果 覆有生物矿化膜的样品在薄液膜下浸泡24 d时,白光干涉图中未发现腐蚀现象,说明此时生物矿化膜可以很好地保护样品.浸泡30 d后,样品表面产生局部腐蚀,说明此时生物矿化膜的保护性能下降.此外,SKP测试中,浸泡前24 d,伏打电位由–0.16 V降至–0.2 V,较为缓慢,但从24 d浸泡到30 d时,伏打电位由–0.2 V降为–0.45 V,腐蚀电位也进一步负移,并且在盐雾试验照片中,可肉眼观察到30 d时金属表面出现了腐蚀产物.通过红外光谱峰值分析发现,24 d后,生物矿化膜中有机物的振动峰峰值降低或消失,矿化膜出现缺陷,金属开始腐蚀.结论 在薄液膜的浸泡下,生物矿化膜可以很好地保护金属在前24 d内不被腐蚀.浸泡30 d后,矿化膜出现缺陷,无法避免腐蚀介质与金属接触,故此时保护作用下降.     

微生物抑制腐蚀机理及生物矿化机理研究进展

微生物既可以加速材料腐蚀,也可以在一定程度上减缓材料腐蚀,这与微生物膜有着密不可分的关系,微生物的抑制腐蚀作用正是微生物膜与腐蚀产物交互作用的结果。一般来说,这种抑制作用不仅仅是通过一类微生物或一种机制实现的。首先分类归纳了微生物膜抑制腐蚀的三种主要机理——微生物的呼吸作用消耗氧气,通过细菌分泌物抑制腐蚀,在材料表面形成保护层,并结合实例进行了分析论述。重点论述了生物矿化抑制腐蚀的机理,包括生物矿化的基础、生物矿化的过程、微生物在生物矿化中所起的作用,特别是EPS对于生物矿化的作用,着重分析了影响矿化产物膜结构与形态的关键影响因素,包括微生物种类、生物膜结构、海水环境等。另外,总结了近年来国内外利用生物矿化提高材料耐腐蚀性能的一些研究,对未来发展趋势做出了展望,并提出了三个亟待解决的问题。