微生物诱导矿化抑制金属腐蚀:机制、设计策略及展望
李伟华,李中,张丹妮,徐大可(东北大学腐蚀与防护中心)
摘要:微生物因其具备规模化增殖、基因编辑及环境响应等优势,在抑制腐蚀方面展示出巨大潜力。本文首先综述了国内外关于微生物抑制腐蚀的不同机制的研究进展,概述了目前已发现的诱导矿化的微生物类型及几类典型的矿化产物类型,并详细介绍了微生物矿化抑制腐蚀的机制,重点分析了如何通过成核位点优化、改变环境因素、控制脲酶的表达及3D打印等策略人为干预微生物诱导矿化实现长效腐蚀防护。最后,对微生物矿化抑制腐蚀技术面临的挑战进行总结,并对如何优化微生物矿化抑制腐蚀的技术提出了展望。
关键词:微生物抑制腐蚀机制,腐蚀与防护,微生物矿化,3D打印
目录介绍
1 微生物抑制腐蚀机制
1.1 微生物呼吸消耗腐蚀性物质
1.2 EPS保护层
1.3 微生物矿化层
1.4 微生物分泌缓蚀剂
1.5 竞争性微生物缓蚀
2 微生物矿化实现长效的腐蚀防护
2.1 参与矿化的微生物及矿化类型
2.1.1 磷酸盐矿化层
2.1.2 碳酸盐矿化层
2.1.3 铁氧化物矿化层
2.2 微生物矿化机制
2.2.1 矿化晶体的成核调控
2.2.2 矿化晶体的生长调控
2.2.3 矿物晶体形态调控
2.3 微生物矿化在金属腐蚀防护中的应用
2.4 人工干预矿化策略
2.4.1 成核位点优化
2.4.2 生物矿化的环境参数
2.4.3 脲酶、碳酸酐酶的表达
2.4.4 3D打印技术的引入
3 思考与展望
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