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防腐蚀|腐蚀背后的秘密

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防腐蚀|腐蚀背后的秘密
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韩恩厚在演讲中
主办单位：广州市科学技术局 广东科学中心
羊城晚报社
文/图 羊城晚报采访人员 李钢 实习生 江立强
随着“嫦娥五号”探测器成功着陆月球 ， 我们的“飞天梦”又进了一步 。 然而 ， 无处不在的太空腐蚀随时都在威胁着探测器 。 近地轨道附近原子氧的侵蚀、宇宙射线对涂层材料的破坏、太空中交变温度的影响……这些都有可能让月球探测器在太空中失效 。 近日 ， 由广州市科学技术局、广东科学中心、羊城晚报社联合主办 ， 中科院沈阳分院、中科院广州分院、中科院金属研究所、广东腐蚀科学与技术创新研究院、国家金属腐蚀控制工程技术研究中心等单位共同协办的珠江科学大讲堂第83讲 ， 邀请了曾经为“嫦娥”系列探测器穿上“防护服”的中国科学院沈阳分院院长、国家金属腐蚀控制工程技术研究中心主任、广东腐蚀科学与技术创新研究院院长韩恩厚 ， 来给大家解析腐蚀现象的危害及应对之道 。
我国腐蚀总成本 约占GDP的3.34%
谁能想到 ， 腐蚀现象会带来巨大的经济损失 。 早在2003年 ， 中科院院士柯伟就曾经发布了《中国腐蚀调查报告》 ， 提出我国腐蚀总成本约占5%的GDP ， 而在世界范围内 ， 美国的比例为3.4% ， 日本则小于3% 。 如果按此比例计算 ， 那么如今我国每年因为腐蚀造成的损失将达到5万亿元 ， 而每年我国各类自然灾害所造成的损失总和大约为5000亿元 。 也就是说 ， 腐蚀损失是各类自然灾害所造成的损失的10倍之多 。 中国工程院院士侯保荣在2017年提出我国腐蚀总成本约GDP的3.34% 。
正是由于腐蚀所带来的巨大损失 ， 直接影响资源、环境、人们的健康等 ， 所以联合国设立了专门的非政府非营利组织世界腐蚀组织 ， 并将每年的4月24日定为世界腐蚀日 ， 以引起全世界对腐蚀现象的重视 。
局部腐蚀很难检测 易引发灾难性事故
那么 ， 科学是如何定义“腐蚀”的？
韩恩厚说 ， 腐蚀在日常生活工作中非常常见 ， 从科学上说 ， 腐蚀是材料与周边环境（介质）之间相互作用而引起的材料的破坏或变质（特别是通过化学与电化学反应） ， 通过腐蚀 ， 会让我们经过一系列工业流程制造出来的材料 ， 重新变成矿石状态 ， 回到热力学的稳定状态 。
腐蚀分为均匀腐蚀和局部腐蚀两种形态 ， 均匀腐蚀比较容易进行预测和控制 ， 而局部腐蚀是导致金属材料发生灾难性事故的重要原因 ， 很难被检测 。
韩恩厚介绍说 ， 由于腐蚀作用 ， 金属材料将会产生重金属离子污染土壤、植物和水 。 大量的珍贵文物都因为腐蚀而被破坏 。 有1000多年历史的沧州铁狮子因为腐蚀 ， 而变得千疮百孔 ， 几乎难以站立 ， 需要通过搭建支架才能保证站立 。 美国的自由女神像原本设计千年 ， 但是也遇到了严重腐蚀的问题 ， 最后经过耗时2年 ， 耗资3亿美元进行维修 。 法国的埃菲尔铁塔每年的维护费用达到了1370万欧元 。
而高速运行的飞机和高铁等交通工具 ， 更是有可能因为腐蚀导致材料疲劳而引发严重事故 。 在美国 ， 就曾经发生过飞机在降落过程中 ， 飞机的顶部被掀起 ， 背后的原因正是铝合金材料出现了腐蚀 。
腐蚀是很多重大工程事故的背后真凶 。 2001年四川宜宾市南门大桥轰然断裂 ， 预计百年寿命实际仅仅使用了11年就发生了断裂 ， 事故原因是承重钢缆的应力腐蚀 。
日常生活中防腐蚀 勿用钢锅铁锅熬药
韩恩厚还告诉大家 ， 通过电子透镜对不锈钢在微观层面上进行观察 ， 发现不锈钢同样会产生腐蚀现象 。 而微生物在与金属接触时 ， 会将酸性排泄物排到金属物质上 ， 导致了腐蚀 。
在日常生活中 ， 韩恩厚建议说 ， 不锈钢锅中尽量不要放置盐和醋 ， 而且不要在钢锅、铁锅中熬中药 ， 刚拧开水龙头的水最好不用 ， 稍微流一会再用 。
延伸到外太空 ， 月球环境与火星环境存在明显差异 ， 同样是航天部件 ， 其耐腐蚀性有着不同的要求 。 同一个部件 ， 前后面由于背对或面对太阳 ， 会导致300多摄氏度的温差 。
2500年前防腐蚀技术 至今科学家没破译
不过不用过度担心 ， 因为人类的科技水平已经发展了很多应对腐蚀的方法 。
韩恩厚说 ， 可以通过很多方法来控制腐蚀 ， 涂料涂装、耐腐蚀材料和表面处理是最常用的手段 。
他说 ， 2500年前的越王勾践剑和吴王夫差矛 ， 在出土时居然没有腐蚀 ， 原来当时就已经做了防腐蚀处理 ， 所以出土时剑刃明亮锋利 ， 金黄的青铜本色仍然一目了然 ， 说明我们的祖先就已经有了先进的防腐蚀技术 ， 甚至直到现在科学家都不知道古人是如何做的 。
还有一种处理方式是覆盖层 ， 在金属表面涂覆一层耐水、氧、离子渗透的材料 ， 起到隔离腐蚀的作用 。 在航天事业中 ， 防腐蚀技术更加重要 。 需要耐腐蚀材料与防腐蚀技术 ， 应对空间原子氧腐蚀、低温真空、冷热循环、老化等一系列的极端环境挑战 。
那么 ， 腐蚀是不是一点益处都没有？韩恩厚说 ， 其实 ， 腐蚀现象也有可以被利用的地方 。 其中 ， 干电池就是典型的腐蚀应用 ， 电池内部的中心碳棒为阴极、电池外壳的锌为阳极 ， 锌发生腐蚀后 ， 产生了电流 。 而在生活中 ， 科学家们已经研发出了可降解的心血管支架、骨板固钉等固定器件 ， 其原理就是利用腐蚀 ， 通过设定器件的腐蚀寿命 ， 就可以让器件不会长期在体内存在 ， 在体内自然消解 ， 而无须再利用手术等手段取出 。
【防腐蚀|腐蚀背后的秘密】
防腐蚀|腐蚀背后的秘密
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