腐蝕是一門科學(xué)

大可

災(zāi)難

這是一條長達(dá)幾十年的“新聞”。在非洲尼日利亞的奧戈尼蘭德地區(qū)，在50年間，幾乎每周都會發(fā)生石油泄漏事故。例如，荷蘭皇家殼牌公司的石油管道突然破裂，泄露了兩個月后才被關(guān)閉；美國?？松梨诠镜氖凸艿榔屏蚜藬?shù)周，石油從老化生銹的管道中噴涌而出……

距離殼牌公司油井僅幾千米處的戈伊村，魚塘、學(xué)校、面包房、養(yǎng)雞場、紅樹林……全都被厚厚的油污覆蓋，村里空無一人。當(dāng)?shù)仫嬘盟餀z測出的致癌物，超出世界衛(wèi)生組織規(guī)定的900倍。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的專家團(tuán)隊(duì)經(jīng)過14個月的檢測、調(diào)查，指出奧戈尼蘭德地區(qū)遭受的石油污染，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，至少需要30年才能恢復(fù)。

殼牌公司承認(rèn)，幾乎每年都有管道受腐蝕引發(fā)的漏油事件。

腐蝕并不只光顧尼日利亞，腐蝕導(dǎo)致的災(zāi)害時有耳聞。

2011年日本福島核電站核燃料泄漏的原因之一，就是設(shè)備老化出現(xiàn)腐蝕，而2018年又發(fā)現(xiàn)核電站存放核廢棄物的鋼桶，有約8000個出現(xiàn)腐蝕；

1981年臺灣民航客機(jī)機(jī)身下部部件腐蝕，導(dǎo)致飛機(jī)失事；

2013年青島因輸油管道腐蝕泄露遇到明火，引發(fā)大爆炸；

1982年日本航空公司客機(jī)緊急剎車的部件腐蝕開裂而爆破，使飛機(jī)著陸時沖出跑道；

1986年美國航天飛機(jī)升空73 秒后爆炸，事故調(diào)查說，是燃料箱底部的密封圈因低溫失效，導(dǎo)致燃料泄露而引發(fā)爆炸；

就連被拍攝成電影的1912年沉沒的“泰坦尼克號”，經(jīng)過幾十年的探索研究，發(fā)現(xiàn)船使用的鋼板因低溫而斷裂；

……

沒錯，腐蝕不僅僅是生銹，很多時候，溫度也與腐蝕有關(guān)呢。

戲法

有一段流傳很廣的故事。

兩百多年前，法國有個叫拿破侖的軍事家，很會打仗，卻敗給了衣服扣子。

那年，拿破侖率領(lǐng)大軍遠(yuǎn)征俄國，他知道俄國十分寒冷，給軍隊(duì)準(zhǔn)備了很厚的冬裝。在所向無敵地攻入俄羅斯后，遇到寒潮降臨，法軍換上厚冬裝，卻發(fā)現(xiàn)衣服上沒有一顆紐扣。寒風(fēng)暴雪肆無忌憚地鉆入將士們的胸懷，加上俄國當(dāng)時用堅壁清野的方式，讓法軍得不到任何食品、衣物的補(bǔ)充，法國軍隊(duì)饑寒交迫，人心渙散，拿破侖吃了一個大大的敗仗。

軍服的扣子是被內(nèi)奸事先暗中去掉的，還是敵國派人潛入衣服倉庫剪除的？放冬裝的地方那一撮撮灰色粉末又是怎么回事？

對，是錫變的戲法。冬裝扣子是錫做的，來到俄國遇到極寒，閃著銀白色光澤的錫扣，因低溫變成了灰色粉末。

不管這個故事有沒有夸張渲染，但錫遇低溫腐蝕是真的。

錫還會患傳染病呢，叫錫疫。

一旦錫成為“病錫”后，其他銀白色的錫只要與一點(diǎn)點(diǎn)灰錫接觸，就會染上“灰錫病”。比如在錫板上，會先產(chǎn)生灰色的斑點(diǎn)，隨著腐蝕加劇，出現(xiàn)小孔，直到變成粉末。

誘惑

我們身旁也能看到腐蝕的蹤跡。

錚亮的水龍頭不知不覺出現(xiàn)了綠斑；自行車不知何時變成銹跡斑斑的破爛；媽媽的銀手鐲發(fā)黑；甚至有些不銹鋼用品也會生銹。

什么是腐蝕？

原先完整的一件物品，因?yàn)槭艿酵饨缬绊?，發(fā)生了變化。有的是銹蝕，比如金屬生銹；有的雖然不會生銹，比如塑料、橡膠等，但膨脹、變形、開裂、老化等也是腐蝕；還有的是腐爛，比如麻繩爛壞。

為什么會腐蝕？

拿金屬來說，別看它們一副堅固的樣子，其實(shí)很多金屬“性格活潑”，容易受到外界“誘惑”。就如鐵，遇到了水分、氧氣，它就開始變身：生成了鐵銹，成了紅棕色碎屑樣，于是不再似鐵那么堅硬，輕輕一碰就會脫落。鐵銹還特別容易吸收水分，如果不把鐵銹除去，其他部分的鐵會加快生銹，好似也有點(diǎn)兒“錫疫”的“風(fēng)范”？

鐵銹還有一個學(xué)名，叫氧化鐵，很名副其實(shí)吧？氧元素與其他物質(zhì)的元素發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)叫氧化，鐵生銹的過程就是被氧化的過程。當(dāng)然，水也不可缺少，等會兒你可以驗(yàn)證一下。

利用

說了這么多，你有什么感想？

對，腐蝕也是科學(xué)。

世界上有世界腐蝕組織，那是經(jīng)過聯(lián)合國認(rèn)定的組織；

日歷上有世界腐蝕日，是為了讓人類一起來關(guān)注腐蝕，要用科學(xué)辦法解決腐蝕問題；

我們國家有國家金屬腐蝕控制工程技術(shù)研究中心；

上海有上海市腐蝕科學(xué)技術(shù)學(xué)會；

……

但是（注意！這是兩個粗黑的大字），這些研究機(jī)構(gòu)、技術(shù)學(xué)會什么的，并不是專門“反腐蝕”的，這門科學(xué)的研究成果，包括了腐蝕的利用！

也許你看的某一本書、某一塊指示牌、某一個雕塑，就利用了腐蝕，這叫蝕刻技術(shù)。比如，在一塊銅板上，描繪出一朵花的形狀，給凡是能顯示花模樣的線條、塊面等地方加上保護(hù)膜，其余地方就只能赤裸裸地等待被腐蝕啦。當(dāng)對銅有腐蝕作用的腐蝕劑將沒有被保護(hù)的地方腐蝕掉后，一朵栩栩如生的花就綻放在銅板上了。

書本如果要大量印刷，是不能靠打印機(jī)打印的，否則速度慢、成本高，也就是又慢又貴，所以要制作成可以用油墨印刷的版子。以前制版，就是用銅、鋅等金屬材料，運(yùn)用蝕刻的方法制成的?，F(xiàn)在有了膠片制版，但銅版制版等還是不可缺少。

至于蝕刻，在很多需要精密加工的地方，更是必備技術(shù)。

手機(jī)CPU，中文叫作中央處理器，是手機(jī)的“大腦”。大腦很重要，但在小小的手機(jī)上，不可能占據(jù)很大位置，復(fù)雜的“腦細(xì)胞”——晶體管都集中在小小的芯片上。芯片上“腦細(xì)胞”越多，手機(jī)越“聰明”。

在制造芯片時，用蝕刻在芯片上去掉不需要的部分，給一個個晶體管建造好“身子”，打造好它們之間聯(lián)系的通道。一塊指甲蓋大小的芯片上有幾十億個晶體管，都是小到納米級別。

除了CPU，手機(jī)上還有其他芯片。不僅手機(jī)，電腦、電視機(jī)等也用芯片。

芯片越小，容納的晶體管越多，表示制造芯片的技術(shù)越先進(jìn)。而越先進(jìn)的芯片，功能越強(qiáng)，能耗（比如消耗的電）越少，蝕刻技術(shù)也越重要。

前面提到的錫變成粉末、鐵生銹，看來都是壞事，可是，把錫粉末加到鐵粉或銅粉中，就能生產(chǎn)出硬度高、耐磨、強(qiáng)度大、韌性強(qiáng)、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能的硬質(zhì)合金。氧化鐵可以用來做玻璃、寶石、金屬的拋光劑，還是煉鐵的原料。

在醫(yī)院里，可以讓植入人體的支架、臨時固定骨頭的材料，在完成任務(wù)后，通過腐蝕分解，從人體里自動排出。

防腐

腐蝕雖有功，但不能抵消它的危害。世界各國的腐蝕損失，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自然災(zāi)害所帶來的損失，更別說前面提到的那些聳人聽聞的腐蝕事件。由于腐蝕往往是在不知不覺中進(jìn)行破壞的，所以常常被人們忽視。

因而，腐蝕科學(xué)很大的一部分工作，是想方設(shè)法防腐。

根據(jù)腐蝕的特點(diǎn)，人們發(fā)掘出一些天然的耐腐蝕材料。比如鉑金，不但可以做漂亮的首飾，還可制作實(shí)驗(yàn)室特需的盤子和支架、醫(yī)療器材、抗癌藥物等。

至于人工合成的耐腐蝕材料更是不斷出現(xiàn)，甚至有讓表面生銹形成保護(hù)膜，來阻止腐蝕向里擴(kuò)散、發(fā)展的抗腐蝕耐候鋼等，這算不算是“以腐治腐”呢。

小實(shí)驗(yàn)

材料：

1.兩個干燥、干凈的玻璃瓶，瓶口要適合用軟木塞；

2.兩枚比瓶子短小些的、干燥的、沒有生銹的鐵釘或其他鐵制品；

3.煮沸的能裝滿一瓶半的純凈水；

4.一個能塞住瓶口的軟木塞；

5.一截蠟燭。

步驟：

1.將兩枚鐵釘分別放進(jìn)兩個瓶子；

2.一個瓶子灌入純凈水，將鐵釘完全浸沒后，迅速用軟木塞塞住，然后融化蠟燭，用蠟油封住瓶口縫隙，隔絕空氣；

3.給另一個瓶子灌水，鐵釘一半浸入水中，一半露出水面，敞口放置，使鐵釘周圍既有水又有空氣；

4.觀察一段時間，看封口瓶子與敞口瓶子內(nèi)鐵釘?shù)淖兓?img src="https://cimg.fx361.com/images/2020/06/03/qkimagesetstetst202005etst20200513-1-l.jpg"/>