Name: potentiodynamic corrosion testing
Uploaded: 2016-09-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Potentiodynamic Corrosion Testing at JoVE.com

The authors had no funding provided for this study.

1. בנייה של בעל המדגם <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Construct בעל מדגם מ מפרידי נירוסטה בורג הליכי נירוסטה M3, שנערך במקום עם אגוז משושה M3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את ראש הבורג מושחל באמצעות צבת וללטש במגזר לחתוך לשמור על דפוס חוט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כשכל הרכיבים הבודדים מוכנים, להרכיב את מחזיקי אלקטרודה. כל בעל אלקטרודה מכיל שלושה מפרידי חברו יחדיו על ידי ברגים M3 וכתוצאה מכך ידית 11.5 ס&quot;מ. מניח את אגוזי המשושה בצומת של בורג מפרידים לנעול את החיבור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הלחמה (60/40% Sn / Pb) קליפ תנין חסר שיניים על הבורג בסוף המוט. פעולה זו תבטיח אחיזה איתנה מאוחר יותר כדי לצרף את האלקטרודה במהלך ניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מחזיקי אלקטרודה הם התאספו, להחיל מעילים מרובות של לכה עצרנו (איטום חשמל) כדי למנוע את מוטות נירוסטה נירוסטה בעודי שקועה תא קורוזיה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את כל מחזיקי אלקטרודה עם דגימות מצורף קליפ תנין לתוך במנדף לפני הציפוי. מניחים מזרק 20 מ&quot;ל לתוך במנדף. השתמש המזרק כדי לאסוף את לכה עצר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את במנדף ויוצק את לכה עצר לתוך צנצנת זכוכית קטנה. משוך 10 מ&quot;ל של לכה עצרנו לתוך מזרק המעיל את פני השטח של מחזיקי אלקטרודה. ודא שלא לכסות את מדגם הבדיקה, אשר עומד להיות מנותח עבור קורוזיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חצי מעיל של כל בעל אלקטרודה ומניחים במנדף להתייבש לפני ציפוי החצי השני. זה יעזור להשיג מעיל היטב אטום שלם בלי לפגוע באזורים להיות מצופה. ודא כי בשלב הייבוש, אזורים מצופה טרי לא לגעת משטחים אחרים, כמו זה יהרוס את המעיל מיושם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את מחזיקי אלקטרודה בעמדה מוגבהת במהלך ייבוש ללא קשר לכל משטחים. מעיל האלקטרודות במהירות בשל התמצקות מהירה של לכה עצרנו.זה משלים את השכבה הראשונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר יבש, לחזור על התהליך כדי להשיג 3 שכבות לאורך האזור כולו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני תחילת הריצה קורוזיה, לעזוב את בעלי להתייבש במשך 24 שעות לאחר השלמת המעיל הסופי. כל תהליכי הציפוי להתרחש ב RT, ללא מדרגות חימום או קירור נדרשות למרות שהם עשויים להאיץ / להאט את תהליך הריפוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביצוע כלוב פאראדיי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות כלוב פאראדיי על ידי ציפוי שני מיכלי פלסטיק באותו גודל עם 4 שכבות של נייר אלומיניום כדי לכסות את כל הצדדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים שני חורים קטנים מתוך בשולי מיכל פלסטיק העליון כדי לאפשר חיבור האלקטרודה אל potentiostat וקו חנקן למיכל חנקן לעבור. עיצוב פיצול של כלוב פאראדיי מאפשר הרכיב העליון להסירו בסוף הריצה ללא צורך להחליף את החלק התחתון דיור הטנק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את התא החיצוני (תא מים) לתוך כלוב פאראדיי. Leavדואר במחצית השנייה לצד ומניחים על גבי המגירה התחתונה רק כאשר כלי קורוזיה כבר חתום (בהמשך ההליך). </li></ol></li></ol> 2. ניקוי של כלי זכוכית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקו את כלי קורוזיה (בקבוק גלילי 700 מ&quot;ל) לפני כל ריצה קורוזיה. שפשף את הכלי עם חומר ניקוי ביתי ולשטוף היטב במים מברז. חזור על פעולה זו 3 פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את כלי קורוזיה 3 פעמים עם מים מיוננים דה מים (DI) כדי להסיר מזהמים פוטנציאליים הנמצאים במי ברז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שטיפה עם מים די הושלמה לשפוך 300 מ&quot;ל של אתנול 95% לתוך כלי קורוזיה מערבולת סביב לפנות את כל המשטחים הפנימיים. יוצקים את אתנול וחזור על שלב זה 3 פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השאירו את כלי קורוזיה תחת-במנדף למשך 30 דקות כדי לאפשר את כל אתנול להתאדות לגמרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את כלי קורוזיה הנקיים ויבשים ולשטוף אותו עם אלקטרוליט אשר ישמש עבור בטווח הקורוזיה. לקבלת דוארACH לשטוף למלא את כלי קורוזיה עם 200 מ&quot;ל של אלקטרוליט לחזור על הליך זה 3 פעמים. במחקר זה, יש לשטוף את כלי קורוזיה עם בופר פוספט (PBS). החומר הכימי איפור של PBS (10 L) אלקטרוליט בשימוש ברחבי הוא 80 גרם NaCl, 11.5 גרם Na 2 4 HPO, 2 KCl ז ו -2 גרם KHPO 4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעקבות לשטוף, למלא את כלי קורוזיה עם הנפח הנדרש PBS מוכן התגובה. </li></ol> Setup 3. Apparatus <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלאמפ תנור עם מערכת זרימת מובנה אל הצד של התא החיצוני באמצעות מהדק. גודלו של תא החיצוני צריך להיות כ 30 ס&quot;מ x 20 ס&quot;מ x 20 ס&quot;מ, עשוי גם זכוכית או פולימר להיות מסוגל דיור הספינה קורוזיה קטן ומערכת החימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא את התא החיצוני במים ברז עד לרמת המים היא גבוהה יותר מאשר בגובה של אלקטרודות מושעה בתוך כלי הקורוזיה. התא הקטןספינת הקורוזיה (שתוארה לעיל בסעיף 2) היא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם את כלי קורוזיה עם מכסה תגובת זכוכית לצבוט כדי להבטיח חותם אטום. המכסה של התא מספקת שש נקודות כניסת איברי ניסיוני ומדידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשעות מדחום מאחד נקודות הכניסה של מכסת התגובה לספק קריאת הטמפרטורה בתוך תא הקורוזיה. להשעות את כל שלוש אלקטרודות ממכסה באמצעות נקודות כניסה 3 אחרים. השתמש polytetrafluoroethylene (PTFE) קלטת כדי לאבטח את החותם של כל חיבור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשתמש בתצורה תלת אלקטרודה מורכבת הפניה, מטר, ועבודת האלקטרודה. האלקטרודה עובד הוא בורג הנירוסטה (דגימה תחת ניתוח). לפני החדרת אלקטרודה לתוך כלי קורוזיה, לנגב עם אתנול 80% ספוג לנגב ומכניסים כוס זכוכית מלא 100 מ&quot;ל של PBS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעזרת מערוך חיבור לצרף מחזיקי אלקטרודה על כתפיות האלקטרודה. התאימו את electrodכתפיות דואר אל נקודות הכניסה של המכסה של כלי קורוזיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את האלקטרודה עבודה מרכזי עם אלקטרודה נגדית ועיון להשעייה משני הצדדים. חותם את נקודת כניסה זכוכית ואת כתפיות קורוזיה באמצעות קלטת PTFE. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור אלקטרודה ההשוואתית, להשתמש Ag / AgCl סטנדרטי. עבור האלקטרודה הדלפק, להשתמש רשת פלטינה כי היה כפוף באופן רופף כדי לעטוף את הדגימה הנבדקת (עבודה אלקטרודה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלאו את האלקטרודה Ag / AgCl עם 3 KCl M בעזרת פיפטה. בעקבות שימוש נרחב, שינוי ולמלא את Ag Ag / Cl. לשם שחרור זה קצה האלקטרודה לרוקן את הנוזל לתוך כלי איסוף זכוכית קטנה (כוס). לאחר כל הפתרון אשר יוסר להכניס את הקצה ולמלא עם 3 מ KCl. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש קלטת על כל הצמתים כדי להבטיח החדר כולו אטום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הקאמרי הוא חתום עם כל אלקטרודות המונחות בתוך כלי הקורוזיה, להגדיר את הטמפרטורה ל 37 מעלות צלזיוס, לפתוח את שנינות שסתום החנקןחה קצב הזרימה של 150 ס&quot;מ 3 / min. השאר את ריצת טמפרטורת חנקן במשך 60 דקות לפני המנהלת לרוץ. להמשיך לרוץ חנקן עבור תקופת הניסוי. </li></ol> 4. ריצה קורוזיה מבחן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את חבילת התוכנה אלקטרוכימי, אשר ממשקים עם potentiostat USB נשלט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך חיבורים חשמליים בין potentiostat ואת 3 אלקטרודות ולאחר מכן הפעל את potentiostat על. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרחיב ולהשתמש &quot;נוף המדידה&quot; כדי להציג את הקריאות הפוטנציאליות הנוכחיות של סביבת קורוזיה. במהלך פוטנציאל המעגל הפתוח (OCP) השלב שבו אין פוטנציאל הרמפה עדיין מוחל הקריאה הנוכחית בין העבודה (פוטנציאל חיובי) שכנגד (שלילי) אלקטרודה הוא סביב (0 ± 0.01) מיקרו-אמפר. המעבה הפסול של החדר עם קלטת PTFE יכול להשפיע על תנודות כלל הקריאה הנוכחית בשל הקאמרי להיות מוגזים באמצעות גז חנקן כדי להסיר מולקולות חמצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עזוב את הלטעום כדי לאזן ולייצב בסביבת כלי קורוזיה. משך זמן זה משתנה (1 עד 6 שעות) והוא תלוי בחומר. צג את הפוטנציאל באמצעות תצוגה מדידה כדי לקבוע אם תנאים התייצבו הם הגיעו. הפוטנציאל יתקבע ללא תנודות כשהתנאים יציבים הם הגיעו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי הם הגיעו תנאים יציבים, להתחיל בטווח הקורוזיה. עם זאת, לפני זה יכול להיעשות, למלא את &quot;תוכנית קורוזיה&quot; ו &quot;voltammetry מחזורית (CV)&quot; תנאי שימוש בתבנית שלד הניתנים על ידי תוכנת ניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את הליך potentiostat voltammetry המחזורי בתוך תצוגת ההתקנה מתוך כרטיסיית ההליך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הפרמטרים הבאים כדי להיות שנדגמו עבור בטווח הקורוזיה: הזמן, עבד אלקטרודה (WE) פוטנציאל, ואת נוכחי עבור בטווח הקורוזיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את האפשרות להפוך את הטווח הנוכחי. הגדר את הזרם הגבוה ביותר בטווח להיות 10 מילי-אמפר, ואת הנוכחי הנמוך ביותר range להיות 10 Na עבור WE. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא את הבחירה החתוכה הסופית נשלטת באמצעות הפוטנציאלי על ידי קביעת הפרמטר &#39;בחזרה מחזור&#39; ל -0.8 mV לאפשר את לולאת hysteresis להשלים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את OCP מתצוגת המדידה בתיבת טקסט פרמטר OCP. הגדר את תחילת פוטנציאל 100 mV מתחת לערך OCP המוקלט. הגדר את פוטנציאל הקודקוד העליון 800 mV, הקודקוד התחתון ל -100 mV מתחת פוטנציאל התחלת פוטנציאל התחנה ל -100 mV מתחת פוטנציאל הקודקוד הנמוך. הגדר את קצב הסריקה 0.001 V / sec ואת הפוטנציאל צעד 0.0024 V / sec. עכשיו לחץ להתחיל. </li></ol> 5. לאחר השלמת הפעלת הקורוזיה הערה: לאחר השלים הקורוזיה להפעיל את סריקת הקיטוב מוצגת בתוך נוף הניתוח של התוכנה. לכל קיטוב להפעיל את תצוגת המגיש מפרטת את OCP, עלילה עבור E לעומת t וגרם מדרגות CV שהוא חלק E לעומת היומן (i). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך כל העלילה lדיו, לקבוע סינון פנימי של נקודות נתונים, אקסטרפולציה Tafel, ואפשרויות העלילה. להרחיב כל קישור הציג להראות פרמטרים שונים של עניין, אשר מהווים את הפרמטרים אלקטרוכימיים קולקטיבי. הסריקה הקיטוב (צפיפות זרם לעומת הפוטנציאל), קובע את פוטנציאל המעגל הפתוח, הצבת פוטנציאל (בור E) ופוטנציאל הגנה (E פרו). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לסדר בטבלה את anodic וקבוע Tafel קתודית, שיעור הקורוזיה, זרם הקורוזיה, צפיפות זרם קורוזיה, פוטנציאל ההתחלה, ופוטנציאל סוף תחת קצב הקורוזיה באמצעות קישור מדרון Tafel. </li></ol> 6. הסרת לדוגמא מבעל אלקטרודה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 3 צנצנות קטנות של 50 מ&quot;ל עם dichloromethane מתחת למכסה המנוע קטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר בדגימות שנבדקו ממחזיקי אלקטרודה ידי טבילה בקצה התחתון של המחזיק dichloromethane למשך 30 דקות בתוך-במנדף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מנותק, למקם את הדגימה לתוך הצנצנת הבאה שלdichloromethane ולהשאיר למשך 15 דקות. חזור על תהליך זה עם השטיפה השלישית ואחרונה כדי להיפטר מכל ציפוי עודף על הסעיפים המצורפים של המדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נגב את האיטום שנותר מן קליפ המדגם ולבסוף לשטוף עם מים די. </li></ol>

<ol>
	<li>Isaacs, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aspects+of+corrosion+from+the+ECS+Publications.">Aspects of corrosion from the ECS Publications.</a> J. Electrochem. Soc. 149 (12), 85-87 (2002).</li><li>Fontana, M. G., Greene, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Corrosion Engineering. , (1978).</li><li>Pourbaix, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+corrosion+of+metallic+biomaterials.">Electrochemical corrosion of metallic biomaterials.</a> Biomaterials. 5 (3), 122-134 (1984).</li><li>Rechnitz, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Controlled-Potential Analysis. , (1963).</li><li>Silverman, D. C., Revie, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+68.">Chapter 68.</a> Uhlig's Corrosion Handbook. , (2000).</li><li>Gurappa, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+different+materials+for+corrosion+resistance+under+simulated+body+fluid+conditions.">Characterization of different materials for corrosion resistance under simulated body fluid conditions.</a> Mater Charact. 49 (1), 73-79 (2002).</li><li>Antoniou, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+ion+levels+in+the+blood+of+patients+after+hip+resurfacing:+a+comparison+between+twenty-eight+and+thirty-six-millimeter-head+metal-on-metal+prostheses.">Metal ion levels in the blood of patients after hip resurfacing: a comparison between twenty-eight and thirty-six-millimeter-head metal-on-metal prostheses.</a> J Bone Joint Surg Am. 90, 142-148 (2008).</li><li>Billi, F., Campbell, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotoxicology+of+metal+wear+particles+in+total+joint+arthroplasty:+a+review+of+current+concepts.">Nanotoxicology of metal wear particles in total joint arthroplasty: a review of current concepts.</a> J Appl Biomater Funct Mater. 8 (1), 1-6 (2010).</li><li>Bradberry, S. M., Wilkinson, J. M., Ferner, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systemic+toxicity+related+to+metal+hip+prostheses.">Systemic toxicity related to metal hip prostheses.</a> Clin Toxicol (Phila). 52 (8), 837-847 (2014).</li><li>Davda, K., Lali, F. V., Sampson, B., Skinner, J. A., Hart, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analysis+of+metal+ion+levels+in+the+joint+fluid+of+symptomatic+patients+with+metal-on-metal+hip+replacements.">An analysis of metal ion levels in the joint fluid of symptomatic patients with metal-on-metal hip replacements.</a> J Bone Joint Surg Br. 93 (6), 738-745 (2011).</li><li>Clarke, M. T., Lee, P. T., Arora, A., Villar, R. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Levels+of+metal+ions+after+small+and+large+diameter+metal-on-metal+hip+arthroplasty.">Levels of metal ions after small and large diameter metal-on-metal hip arthroplasty.</a> J Bone Joint Surg Br. 85 (6), 913-917 (2003).</li><li>Brown, S. A., Hughes, P. J., Merritt, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+studies+of+fretting+corrosion+of+orthopaedic+materials.">In vitro studies of fretting corrosion of orthopaedic materials.</a> J Orthop Res. 6 (4), 572-579 (1988).</li><li>Bryant, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterisation+of+the+surface+topography,+tomography+and+chemistry+of+fretting+corrosion+product+found+on+retrieved+polished+femoral+stems.">Characterisation of the surface topography, tomography and chemistry of fretting corrosion product found on retrieved polished femoral stems.</a> J Mech Behav Biomed Mater. 32, 321-334 (2014).</li><li>Jantzen, C., J&#248;rgensen, H. L., Duus, B. R., Sporring, S. L., Lauritzen, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromium+and+cobalt+ion+concentrations+in+blood+and+serum+following+various+types+of+metal-on-metal+hip+arthroplasties.+A+literature+review.">Chromium and cobalt ion concentrations in blood and serum following various types of metal-on-metal hip arthroplasties. A literature review.</a> Acta Orthopaedica. 84 (3), 229-236 (2013).</li><li>Campbell, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histological+Features+of+Pseudotumor-like+Tissues+From+Metal-on-Metal+Hips.">Histological Features of Pseudotumor-like Tissues From Metal-on-Metal Hips.</a> Clin. Orthop. Relat. Res. 468 (9), 2321-2327 (2010).</li><li>Cook, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+in+vivo+performance+of+250+internal+fixation+devices:+a+follow-up+study.">The in vivo performance of 250 internal fixation devices: a follow-up study.</a> Biomaterials. 8 (3), 177-184 (1987).</li><li>Cooper, H. J., Urban, R. M., Wixson, R. L., Meneghini, R. M., Jacobs, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adverse+local+tissue+reaction+arising+from+corrosion+at+the+femoral+neck-body+junction+in+a+dual-taper+stem+with+a+cobalt-chromium+modular+neck.">Adverse local tissue reaction arising from corrosion at the femoral neck-body junction in a dual-taper stem with a cobalt-chromium modular neck.</a> J Bone Joint Surg Am. 95 (10), 865-872 (2013).</li><li>Langton, D. J., Sprowson, A. P., Joyce, T. J., Reed, M., Carluke, I., Partington, P., Nargol, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+metal+ion+concentrations+after+hip+resurfacing+arthroplasty.">Blood metal ion concentrations after hip resurfacing arthroplasty.</a> J Bone Joint Surg Br. 91 (10), 1287-1295 (2009).</li><li>Langton, D. J., Jameson, S. S., Joyce, T. J., Webb, J., Nargol, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+component+size+and+orientation+on+the+concentrations+of+metal+ions+after+resurfacing+arthroplasty+of+the+hip.">The effect of component size and orientation on the concentrations of metal ions after resurfacing arthroplasty of the hip.</a> J Bone Joint Surg Br. 90 (9), 1143-1151 (2008).</li><li>Daniel, J., Ziaee, H., Pradhan, C., McMinn, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Six-year+results+of+a+prospective+study+of+metal+ion+levels+in+young+patients+with+metal-on-metal+hip+resurfacings.">Six-year results of a prospective study of metal ion levels in young patients with metal-on-metal hip resurfacings.</a> J Bone Joint Surg Br. 91 (2), 176-179 (2009).</li><li>De Haan, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+between+inclination+of+the+acetabular+component+and+metal+ion+levels+in+metal-on-metal+hip+resurfacing+replacement.">Correlation between inclination of the acetabular component and metal ion levels in metal-on-metal hip resurfacing replacement.</a> J Bone Joint Surg Br. 90 (10), 1291-1297 (2008).</li><li>Dijkman, M. A., de Vries, I., Mulder-Spijkerboer, H., Meulenbelt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cobalt+poisoning+due+to+metal-on-metal+hip+implants.">Cobalt poisoning due to metal-on-metal hip implants.</a> Ned Tijdschr Geneeskd. 156 (42), A4983 (2012).</li><li>Fisher, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioengineering+reasons+for+the+failure+of+metal-on-metal+hip+prostheses:+an+engineer's+perspective.">Bioengineering reasons for the failure of metal-on-metal hip prostheses: an engineer's perspective.</a> J Bone Joint Surg Br. 93 (8), 1001-1004 (2011).</li><li>Goldberg, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Multicenter+Retrieval+Study+of+the+Taper+Interfaces+of+Modular+Hip+Prostheses.">A Multicenter Retrieval Study of the Taper Interfaces of Modular Hip Prostheses.</a> Clin. Orthop. Relat. Res. (401), 149-161 (2002).</li><li>Ingham, E., Fisher, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+reactions+to+wear+debris+in+total+joint+replacement.">Biological reactions to wear debris in total joint replacement.</a> Proc Inst Mech Eng H. 214 (1), 21-37 (2000).</li><li>Gilbert, J. L., Buckley, C. A., Jacobs, J. J., Res, J. .. B. i. o. m. e. d. .. M. a. t. e. r. .. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+corrosion+of+modular+hip+prosthesis+components+in+mixed+and+similar+metal+combinations.+The+effect+of+crevice,+stress,+motion+and+allot+coupling.">In vivo corrosion of modular hip prosthesis components in mixed and similar metal combinations. The effect of crevice, stress, motion and allot coupling.</a> J. Biomed. Mater. Res. 76 (1), 1533-1544 (1993).</li><li>Browne, J. A., Bechtold, C. D., Berry, D. J., Hanssen, A. D., Lewallen, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Failed+metal-on-metal+hip+arthroplasties:+a+spectrum+of+clinical+presentations+and+operative+findings.">Failed metal-on-metal hip arthroplasties: a spectrum of clinical presentations and operative findings.</a> Clin. Orthop. Relat. Res. 468 (9), 2313-2320 (2010).</li><li>Jantzen, C., Jorgensen, H. L., Duus, B. R., Sporring, S. L., Lauritzen, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromium+and+cobalt+ion+concentrations+in+blood+and+serum+following+various+types+of+metal-on-metal+hip+arthroplasties:+a+literature+overview.">Chromium and cobalt ion concentrations in blood and serum following various types of metal-on-metal hip arthroplasties: a literature overview.</a> Acta Orthop. 84 (3), 229-236 (2013).</li><li>Frangini, S., De Cristofaro, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+galvanostatic+polarisation+method+for+determining+reliable+pitting+potentials+on+stainless+steels+in+crevice-free+conditions.">Analysis of galvanostatic polarisation method for determining reliable pitting potentials on stainless steels in crevice-free conditions.</a> Corros Sci. 45 (12), 2769-2786 (2002).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

סריקות קיטוב המופקות דגימות הנירוסטה הראו מגרשים רציפים נקיים correlating עם סריקות לראות בספרות מעידה על מערכת קורוזיה מתפקדת היטב שהוא גם אמין ו -29 לשחזור. שחזור גרוע של פוטנציאלים חורים potentiodynamic מזוהה עם התפשטות כמה מאה מילים-וולטים, עם צבת ההוויה גלומה המאופיין ?...

טכניקות אלקטרוכימי לספק שיטה מהירה וזולה יחסית להשיג את מאפייני אלקטרוכימי של חומר. טכניקות אלו מבוססות ברובה על היכולת לזהות קורוזיה של מתכת על ידי התבוננות בתגובה של התהליך-העברת מטען להפרעת אלקטרוכימיים מבוקרת 1-5. קורוזיה של שתלי מתכת בסביבת גוף היא קריטית בשל ההשלכות השליליות על שלמות biocompatibility וחומר 6. הגורם העיקרי שתרם קורוזיה של שתלים בגוף הוא פירוקה של משטח תחמוצת שמוביל לשחרור מוגבר של יונים מתכתיים 7-11. התוצאה היא תגובות ביולוגיות שליליות, אשר ניתן למצוא מקומי, אך עם תופעות מערכתיות פוטנציאלי מובילות לכשל מוקדם של השתל 10,12-28. מאפייני הקורוזיה של בדיקת דגימה הם חזו מן סריקת הקיטוב מיוצרתעל ידי potentiostat. סריקת קיטוב מאפשרת אקסטרפולציה של הפרמטרים קינטיים וקורוזיה של מצע מתכת. במהלך סריקה, החמצון או ההפחתה של זן אלקטרו הפעיל יכול להיות מוגבל על ידי העברת מטען והתנועה של מגיבים או מוצרים. גורמים אלה כל כמוס על ידי סריקת הקיטוב; ולכן החשיבות בהקניית מערכה מייצרת סריקת קיטוב אמינה דיר פני מחזורים רבים היא בעלת חשיבות רבה. המוקד העיקרי של כתב היד הזה הוא לספק פרוטוקול זיהוי לרציונל הצעדים שננקט כדי לקבל מערכת קורוזיה potentiodynamic מתפקד היטב.

<table><tbody><tr><td>Potentiostat</td><td>Metrohm</td><td>PGSTAT101</td><td></td></tr><tr><td>Ag/AgCl reference electrode, shielded</td><td>Metrohm</td><td>6.0729.100</td><td></td></tr><tr><td>Electrode shaft</td><td>Metrohm</td><td>6.1241.060</td><td></td></tr><tr><td>Polisher Forcipol 1v</td><td>Metkon</td><td>3602</td><td></td></tr><tr><td>Clindrical flask 700 ml</td><td>SciLabware</td><td>FR700F</td><td></td></tr><tr><td>Reaction lid</td><td>SciLabware</td><td>MAF2/41</td><td></td></tr><tr><td>Dichloromethane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>MKBR7629V</td><td>Use under a fumehood. Wear protective clothing.</td></tr><tr><td>Thermo / HAAKE D Series Immersion Circulators</td><td>Haake</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

potentiodynamic corrosion testing

Different metallic materials have different polarization characteristics as dictated by the open circuit potential, breakdown potential, and passivation potential of the material. The detection of these electrochemical parameters identifies the corrosion factors of a material. A reliable and well-functioning corrosion system is required to achieve this.
Corrosion of the samples was achieved via a potentiodynamic polarization technique employing a three-electrode configuration, consisting of reference, counter, and working electrodes. Prior to commencement a baseline potential is obtained. Following the stabilization of the corrosion potential (Ecorr), the applied potential is ramped at a slow rate in the positive direction relative to the reference electrode. The working electrode was a stainless steel screw. The reference electrode was a standard Ag/AgCl. The counter electrode used was a platinum mesh. Having a reliable and well-functioning in vitro corrosion system to test biomaterials provides an in-expensive technique that allows for the systematic characterization of the material by determining the breakdown potential, to further understand the material's response to corrosion. The goal of the protocol is to set up and run an in vitro potentiodynamic corrosion system to analyze pitting corrosion for small metallic medical devices.

בסיומו של הליך מערכת קורוזיה חוץ הגופייה היא התקנה לערוך מחקרי קורוזיה. נהלים ספציפיים כגון ניקוי של כלי קורוזיה כלוב פאראדיי הוכנסו לתוך פרוטוקול כדי לשפר את ביצועי הרעש. תפיסת היסוד של סריקת קיטוב טובה היא לזהות את התנאים-פיזי אלקטרו של החומ?...

Watch this Scientific Journal Video about Potentiodynamic Corrosion Testing at JoVE.com

Potentiodynamic Corrosion Testing

Here, we present a protocol to set up and run an in vitro potentiodynamic corrosion system to analyze pitting corrosion for small metallic medical devices.

Potentiodynamic בדיקת קורוזיה

Different metallic materials have different polarization characteristics as dictated by the open circuit potential, breakdown potential, and passivation ...

Research

JoVE Journal

Environment

17.5K Views.  Prince of Wales Clinical School. Here, we present a protocol to set up and run an in vitro potentiodynamic corrosion system to analyze pitting corrosion for small metallic medical devices. 

Video: Potentiodynamic Corrosion Testing

Metal Corrosion and the Efficiency of Corrosion Inhibitors in Less Conductive Media

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, prevent them and minimize the damages associated with them. One of the most important characteristics of corrosion processes is the corrosion rate. The measurement of corrosion rates is often very difficult or even impossible especially in less conductive, non-aqueous environments such as biofuels. Here, we present five different methods for the determination of corrosion rates and the efficiency of anti-corrosion protection in biofuels: (i) a static test, (ii) a dynamic test, (iii) a static test with a reflux cooler and electrochemical measurements (iv) in a two-electrode arrangement and (v) in a three-electrode arrangement. The static test is advantageous due to its low demands on material and instrumental equipment. The dynamic test allows for the testing of corrosion rates of metallic materials at more severe conditions. The static test with a reflux cooler allows for the testing in environments with higher viscosity (e.g., engine oils) at higher temperatures in the presence of oxidation or an inert atmosphere. The electrochemical measurements provide a more comprehensive view on corrosion processes. The presented cell geometries and arrangements (the two-electrode and three-electrode systems) make it possible to perform measurements in biofuel environments without base electrolytes that could have a negative impact on the results and load them with measurement errors. The presented methods make it possible to study the corrosion aggressiveness of an environment, the corrosion resistance of metallic materials, and the efficiency of corrosion inhibitors with representative and reproducible results. The results obtained using these methods can help to understand corrosion processes in more detail to minimize the damages caused by corrosion.

The testing of processes associated with material corrosion can often be difficult especially in non-aqueous environments. Here, we present different methods for short-term and long-term testing of corrosion behavior of non-aqueous environments such as biofuels, especially those containing bioethanol.

מתכת קורוזיה ואת היעילות של מעכבי קורוזיה בתקשורת פחות מוליך

Material corrosion can be a limiting factor for different materials in many applications. Thus, it is necessary to better understand corrosion processes, ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). In the case of fast reversible electrochemical processes, current is predominantly affected by the rate of diffusion, which is the slowest and limiting stage. EIS is a powerful technique that allows separate analysis of stages of charge transfer that have different AC frequency response. The capability of the method was used to extract the value of charge transfer resistance, which characterizes the rate of charge exchange on the electrode-solution interface. The application of this technique is broad, from biochemistry up to organic electronics. In this work, we are presenting the method of analysis of organic compounds for optoelectronic applications.

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of species that undergo reversible oxidation or reduction in solution was used for determination of rate constants of oxidation or reduction.

עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה ככלי הערכה מתמדת קצב אלקטרוכימי

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Chemistry

Synthesis of Platinum-nickel Nanowires and Optimization for Oxygen Reduction Performance

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen reduction reaction. Spontaneous galvanic displacement was used to deposit Pt layers onto Ni nanowire substrates. The synthesis approach produced catalysts with high specific activities and high Pt surface areas. Hydrogen annealing improved Pt and Ni mixing and specific activity. Acid leaching was used to preferentially remove Ni near the nanowire surface, and oxygen annealing was used to stabilize near-surface Ni, improving durability and minimizing Ni dissolution. These protocols detail the optimization of each post-synthesis processing step, including hydrogen annealing to 250 &#176;C, exposure to 0.1 M nitric acid, and oxygen annealing to 175 &#176;C. Through these steps, Pt-Ni nanowires produced increased activities more than an order of magnitude than Pt nanoparticles, while offering significant durability improvements. The presented protocols are based on Pt-Ni systems in the development of fuel cell catalysts. These techniques have also been used for a variety of metal combinations, and can be applied to develop catalysts for a number of electrochemical processes.

&#160; The protocol describes the synthesis and electrochemical testing of platinum-nickel nanowires. Nanowires were synthesized by the galvanic displacement of a nickel nanowire template. Post-synthesis processing, including hydrogen annealing, acid leaching, and oxygen annealing were used to optimize nanowire performance and durability in the oxygen reduction reaction.

סינתזה של פלטינה וניקל Nanowires ואופטימיזציה לביצועים הפחתת חמצן

Platinum-nickel (Pt-Ni) nanowires were developed as fuel cell electrocatalysts, and were optimized for the performance and durability in the oxygen ...

Experimental Protocol to Determine the Chloride Threshold Value for Corrosion in Samples Taken from Reinforced Concrete Structures

The aging of reinforced concrete infrastructure in developed countries imposes an urgent need for methods to reliably assess the condition of these structures. Corrosion of the embedded reinforcing steel is the most frequent cause for degradation. While it is well known that the ability of a structure to withstand corrosion depends strongly on factors such as the materials used or the age, it is common practice to rely on threshold values stipulated in standards or textbooks. These threshold values for corrosion initiation (Ccrit) are independent of the actual properties of a certain structure, which clearly limits the accuracy of condition assessments and service life predictions. The practice of using tabulated values can be traced to the lack of reliable methods to determine Ccrit on-site and in the laboratory.
Here, an experimental protocol to determine Ccrit for individual engineering structures or structural members is presented. A number of reinforced concrete samples are taken from structures and laboratory corrosion testing is performed. The main advantage of this method is that it ensures real conditions concerning parameters that are well known to greatly influence Ccrit, such as the steel-concrete interface, which cannot be representatively mimicked in laboratory-produced samples. At the same time, the accelerated corrosion test in the laboratory permits the reliable determination of Ccrit prior to corrosion initiation on the tested structure; this is a major advantage over all common condition assessment methods that only permit estimating the conditions for corrosion after initiation, i.e., when the structure is already damaged.
The protocol yields the statistical distribution of Ccrit for the tested structure. This serves as a basis for probabilistic prediction models for the remaining time to corrosion, which is needed for maintenance planning. This method can potentially be used in material testing of civil infrastructures, similar to established methods used for mechanical testing.

We propose a method to measure a parameter that is highly relevant for corrosion assessments or predictions of reinforced concrete structures, with the main advantage of permitting testing of samples from engineering structures. This ensures real conditions at the steel-concrete interface, which are crucial to avoid artifacts of laboratory-made samples.

נסיוני כדי לקבוע את ערך הסף כלוריד עבור קורוזיה בדגימות שנלקחו מבני בטון מזוין

The aging of reinforced concrete infrastructure in developed countries imposes an urgent need for methods to reliably assess the condition of these ...

Engineering

Determination of Thermodynamic Properties of Alkaline Earth-liquid Metal Alloys Using the Electromotive Force Technique

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline earth-liquid metal alloys as functions of both composition and temperature in order to acquire thermodynamic data. The cell consists of a chemically stable solid-state CaF2-AF2 electrolyte (where A is the alkaline-earth element such as Ca, Sr, or Ba), with binary A-B alloy (where B is the liquid metal such as Bi or Sb) working electrodes, and a pure A metal reference electrode. Emf data are collected over a temperature range of 723 K to 1,123 K in 25 K increments for multiple alloy compositions per experiment and the results are analyzed to yield activity values, phase transition temperatures, and partial molar entropies/enthalpies for each composition.

This protocol describes the measurement of the electromotive force of alkaline-earth elements in liquid metal alloys at high temperatures (723-1,123 K) to determine their thermodynamic properties, including activity, partial molar entropy, partial molar enthalpy, and phase transition temperatures, over a wide composition range.

קביעת מאפייני תרמודינמי בסגסוגות מתכת עפרורית נוזלי בטכניקה כוח אלקטרו מניע

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline ...

Applicability Analysis of Assessment Methods for Morphological Parameters of Corroded Steel Bars

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly dominate the safety and performance of an existing concrete structure. As a result, it is important to measure the geometry and amount of corrosion of a steel bar in a structure properly to assess the residual bearing capacity and service life of the structure. This paper introduces and compares five different methods for measuring the geometry and amount of corrosion of a steel bar. A single 500 mm long and 14 mm diameter steel bar is the specimen that is subjected to accelerated corrosion in this protocol. Its morphology and the amount of corrosion were carefully measured before and after using mass loss measurements, a Vernier caliper, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT). The applicability and suitability of these different methods were then evaluated. The results show that the Vernier caliper is the best choice for measuring the morphology of a non-corroded bar, while 3D scanning is the most suitable for quantifying the morphology of a corroded bar.

This paper measures the geometry and the amount of corrosion of a steel bar using different methods: mass loss, calipers, drainage measurements, 3D scanning, and X-ray micro-computed tomography (XCT).

ניתוח ישימות שיטות הערכה מורפולוגית פרמטרים של פסי פלדה מאוכלת

The irregular and uneven residual sections along the length of a corroded steel bar substantially change its mechanical properties and significantly ...

Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, batteries, and biomedical devices, etc., impose great challenges on the reliable performance of alloys exposed to extreme conditions where mechanical and electrochemical attack co-exist. Finding ways for alloys to mitigate the combined attack of wear and corrosion (i.e., tribocorrosion) under such extreme conditions is thus highly critical for improving their reliability and service lifetime when used in such conditions. The challenge lies in the fact that wear and corrosion are not independent of each other, but rather work synergistically to accelerate the total material loss. Thus, a reliable method to evaluate the tribocorrosion resistance of metals and alloys is needed. Here, a protocol for measuring the tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of Al-based bulk and thin film samples in a corrosive environment under room temperature is presented.

Here, we present a protocol to measure the tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of thin film and bulk Al alloys in simulated sea water at room temperature.

קביעת קצב Tribocorrosion ואת הסינרגיה ללבישה-קורוזיה של סגסוגות אלומיניום בתפזורת ושכבות דקות

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, ...

Electrochemical Roughening of Thin-Film Platinum Macro and Microelectrodes

This protocol demonstrates a method for electrochemical roughening of thin-film platinum electrodes without preferential dissolution at grain boundaries of the metal. Using this method, a crack free, thin-film macroelectrode surface with up to 40 times increase in active surface area was obtained. The roughening is easy to do in a standard electrochemical characterization laboratory and incudes the application of voltage pulses followed by extended application of a reductive voltage in a perchloric acid solution. The protocol includes the chemical and electrochemical preparation of both a macroscale (1.2 mm diameter) and microscale (20 &#181;m diameter) platinum disc electrode surface, roughening the electrode surface and characterizing the effects of surface roughening on electrode active surface area. This electrochemical characterization includes cyclic voltammetry and impedance spectroscopy and is demonstrated for both the macroelectrodes and the microelectrodes. Roughening increases electrode active surface area, decreases electrode impedance, increases platinum charge injection limits to those of titanium nitride electrodes of same geometry and improves substrates for adhesion of electrochemically deposited films.

This protocol demonstrates a method for electrochemical roughening of thin-film platinum electrodes without preferential dissolution at grain boundaries. The electrochemical techniques of cyclic voltammetry and impedance spectroscopy are demonstrated to characterize these electrode surfaces.

אלקטרוכימי של מאקרו פלטינה בסרט דק ומיקרואלקטרודות

This protocol demonstrates a method for electrochemical roughening of thin-film platinum electrodes without preferential dissolution at grain boundaries ...

Applying Dynamic Strain on Thin Oxide Films Immobilized on a Pseudoelastic Nickel-Titanium Alloy

Direct alteration of material structure/function through strain is a growing area of research that has allowed for novel properties of materials to emerge. Tuning material structure can be achieved by controlling an external force imposed on materials and inducing stress-strain responses (i.e., applying dynamic strain). Electroactive thin films are typically deposited on shape or volume tunable elastic substrates, where mechanical loading (i.e., compression or tension) can affect film structure and function through imposed strain. Here, we summarize methods for straining n-type doped titanium dioxide (TiO2) films prepared by a thermal treatment of a pseudo-elastic nickel-titanium alloy (Nitinol). The main purpose of the described methods is to study how strain affects electrocatalytic activities of metal oxide, specifically hydrogen evolution and oxygen evolution reactions. The same system can be adapted to study the effect of strain more broadly. Strain engineering can be applied for optimization of a material function, as well as for design of adjustable, multifunctional (photo)electrocatalytic materials under external stress control.

Dynamic, tensile strain is applied on TiO2 thin films to study the effects of strain on electrocatalysis, specifically proton reduction and water oxidation. TiO2 films are prepared by thermal treatment of the pseudo-elastic NiTi alloy (Nitinol).

החלת זן דינמי על סרטי תחמוצת דק משותק על סגסוגת ניקל-טיטניום פסאודואלסטית

Direct alteration of material structure/function through strain is a growing area of research that has allowed for novel properties of materials to ...

Electrochemical Measurements of Supported Catalysts Using a Potentiostat/Galvanostat

Source: Laboratory of Dr. Yuriy Rom&#225;n &#8212; Massachusetts Institute of Technology
A potentiostat/galvanostat (often referred to as simply a potentiostat) is an instrument that measures current at an applied potential (potentiostatic operation) or measures potential at an applied current (galvanostatic operation) (Figure 1). It is the most commonly used instrument in the electrochemical characterization of anode and cathode materials for fuel cells, electrolyzers, batteries, and supercapacitors.
Conventionally, these anode and cathode materials are interfaced with a potentiostat via a three-electrode electrochemical cell. The electrode leads from the potentiostat are connected to the reference electrode, the counter electrode (often called the auxiliary electrode), and the working electrode (which contains the test material of interest). The electrochemical cell is then filled with a high ionic strength electrolyte solution, such as an acidic, alkaline, or salt solution. The media for this high ionic strength solution is typically aqueous; however, for applications necessitating higher operating cell potential windows, such as batteries and supercapacitors, non-aqueous media is often used. The cell media is degassed with an inert gas (to prevent unwanted side reactions) or with a test gas (if the test reaction involves a gas at one of the electrodes).
Alternatively, a salt bridge or membrane is employed to maintain ionic contact if the two half cells are to be measured in different electrolytes. In heterogeneous electrocatalysis, this type of &#34;two compartment&#34; cell is often used if the test molecule at the working electrode is also reactive at the counterelectrode. This happens frequently as the counterelectrode typically employed is platinum, which is a highly active catalyst for many reactions. Here, single compartment cells will be used, where all three electrodes are in the same media.
This video will explain the process of polishing a working electrode, preparing a catalyst ink, mounting the catalyst ink onto the working electrode, preparing the electrochemical cell, and then performing electrochemical measurements. The measurements that are performed include: cyclic voltammetry (CV), linear sweep voltammetry (LSV), chronopotentiometry (CP), and chronoamperometry (CA).
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/5698/5698fig1.jpg" /> 
Figure 1. An example of a single compartment electrochemical cell. a.) Teflon cap, b.) glass cell, c.) Pt wire counter electrode, d.) working electrode, e.) Ag/AgCl reference electrode, f.) 0.5 M aqueous sulfuric acid electrolyte solution.