海洋环境中微生物膜/金属界面是一个复杂的电化学体系。微生物膜附着特征对金属表面电化学不均匀分布的影响是微生物腐蚀机理研究的重点。经典电化学技术在微生物腐蚀研究中往往获得金属表面平均电化学信息,很难得到微生物膜/金属界面局部区域不均匀电化学分布信息。局部电化学技术可以克服上述不足,其中阵列电极技术可以用来研究微生物膜/金属界面腐蚀电流密度、腐蚀电位分布特征。本实验室基于NI公司模块化仪器(PXI1033、PXI 2535、4071和4022)和LabVIEW控制软件构建了一种新型阵列电极测控系统。本文首次将新型阵列电极及局部微生物膜技术相结合,对微生物膜内过氧化氢和葡萄糖氧化酶对不锈钢和碳钢电极表面电位和电流的影响进行了研究。通过实验结果的讨论和分析,主要得到如下结论:(1)模拟结果显示不锈钢电极表面电位和电流呈现不均匀分布,其不均匀分布特征与过氧化氢在微生物膜内不均匀分布有关。微生物膜内局部过氧化氢的存在能引起不锈钢电极表面局部电位和整体电位的正移,整体电位正移值小于局部电位正移。在过氧化氢存在的条件下,整体电位正移和局部电位的正移有着密切联系。(2)微生物膜内过氧化氢的存在能引起碳钢电极表面电位的正移,局部过氧化氢的存在会导致碳钢表面局部电位和整体电位的正移,整体电位的正移是由于局部电位的正移而形成的。由于碳钢易腐蚀,过氧化氢对碳钢电极电位正移的影响不是很明显。(3)微生物膜内葡萄糖氧化酶能引起不锈钢电极局部电位和整体电位正移。不锈钢电极局部位置固定葡萄糖氧化酶催化分解葡萄糖产生的过氧化氢能导致不锈钢电位正移。电位正移使固定有葡萄糖氧化酶的电极表面形成阴极区域。局部电位分布和电流分布与葡萄糖氧化酶位置相对应。(4)碳钢电极表面局部位置固定葡萄糖氧化酶催化分解葡萄糖产生过氧化氢会引起碳钢局部和整体电位的正移,但电位正移较短时间内消失。这是因为碳钢电极容易腐蚀,酶催化葡萄糖产生葡萄糖酸和碳钢电极发生作用减弱了过氧化氢对碳钢电极电位和电流的影响。(5)实验证明阵列电极技术和这种基于PXI的测控装置是研究微生物膜/金属界面不均匀电化学信息的一种有效手段,非常适合研究复杂微生物膜/金属界面电化学分布特征。本文研究结论表明微生物膜的附着可导致金属材料表面电化学信息呈不均匀分布特征。实验结果从局部电位和局部电流角度证实了整体电极电化学性质与电化学分布特征之间的相关性。由此可以推断在微生物膜附着条件下,整体电极的经典电化学性质与电极表面微生物膜的不均匀程度以及附着面积有密切关系。由于微生物膜附着的不均匀分布特性,在微生物腐蚀研究中阵列电极技术对于微观机理探讨具有重要意义。