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隨著“嫦娥五號”探測器成功著陸月球，我們的“飛天夢”又進(jìn)了一步。然而，無處不在的太空腐蝕隨時(shí)都在威脅著探測器。近地軌道附近原子氧的侵蝕、宇宙射線對涂層材料的破壞、太空中交變溫度的影響……這些都有可能讓月球探測器在太空中失效。中國科學(xué)院沈陽分院院長、國家金屬腐蝕控制工程技術(shù)研究中心主任、廣東腐蝕科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院院長韓恩厚，來給大家解析腐蝕現(xiàn)象的危害及應(yīng)對之道。
我國腐蝕總成本約占GDP的3.34%
誰能想到，腐蝕現(xiàn)象會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。早在2003年，中科院院士柯偉就曾經(jīng)發(fā)布了《中國腐蝕調(diào)查報(bào)告》，提出我國腐蝕總成本約占5%的GDP，而在世界范圍內(nèi)，美國的比例為3.4%，日本則小于3%。如果按此比例計(jì)算，那么如今我國每年因?yàn)楦g造成的損失將達(dá)到5萬億元，而每年我國各類自然災(zāi)害所造成的損失總和大約為5000億元。也就是說，腐蝕損失是各類自然災(zāi)害所造成的損失的10倍之多。中國工程院院士侯保榮在2017年提出我國腐蝕總成本約GDP的3.34%。
正是由于腐蝕所帶來的巨大損失，直接影響資源、環(huán)境、人們的健康等，所以聯(lián)合國設(shè)立了專門的非政府非營利組織世界腐蝕組織，并將每年的4月24日定為世界腐蝕日，以引起全世界對腐蝕現(xiàn)象的重視。
局部腐蝕很難檢測易引發(fā)災(zāi)難性事故
那么，科學(xué)是如何定義“腐蝕”的？
韓恩厚說，腐蝕在日常生活工作中非常常見，從科學(xué)上說，腐蝕是材料與周邊環(huán)境(介質(zhì))之間相互作用而引起的材料的破壞或變質(zhì)(特別是通過化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng))，通過腐蝕，會讓我們經(jīng)過一系列工業(yè)流程制造出來的材料，重新變成礦石狀態(tài)，回到熱力學(xué)的穩(wěn)定狀態(tài)。
腐蝕分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩種形態(tài)，均勻腐蝕比較容易進(jìn)行預(yù)測和控制，而局部腐蝕是導(dǎo)致金屬材料發(fā)生災(zāi)難性事故的重要原因，很難被檢測。
韓恩厚介紹說，由于腐蝕作用，金屬材料將會產(chǎn)生重金屬離子污染土壤、植物和水。大量的珍貴文物都因?yàn)楦g而被破壞。有1000多年歷史的滄州鐵獅子因?yàn)楦g，而變得千瘡百孔，幾乎難以站立，需要通過搭建支架才能保證站立。美國的自由女神像原本設(shè)計(jì)千年，但是也遇到了嚴(yán)重腐蝕的問題，最后經(jīng)過耗時(shí)2年，耗資3億美元進(jìn)行維修。法國的埃菲爾鐵塔每年的維護(hù)費(fèi)用達(dá)到了1370萬歐元。
而高速運(yùn)行的飛機(jī)和高鐵等交通工具，更是有可能因?yàn)楦g導(dǎo)致材料疲勞而引發(fā)嚴(yán)重事故。在美國，就曾經(jīng)發(fā)生過飛機(jī)在降落過程中，飛機(jī)的頂部被掀起，背后的原因正是鋁合金材料出現(xiàn)了腐蝕。
腐蝕是很多重大工程事故的背后真兇。2001年四川宜賓市南門大橋轟然斷裂，預(yù)計(jì)百年壽命實(shí)際僅僅使用了11年就發(fā)生了斷裂，事故原因是承重鋼纜的應(yīng)力腐蝕。
日常生活中防腐蝕勿用鋼鍋鐵鍋熬藥
韓恩厚還告訴大家，通過電子透鏡對不銹鋼在微觀層面上進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)不銹鋼同樣會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。而微生物在與金屬接觸時(shí)，會將酸性排泄物排到金屬物質(zhì)上，導(dǎo)致了腐蝕。
在日常生活中，韓恩厚建議說，不銹鋼鍋中盡量不要放置鹽和醋，而且不要在鋼鍋、鐵鍋中熬中藥，剛擰開水龍頭的水最好不用，稍微流一會再用。
延伸到外太空，月球環(huán)境與火星環(huán)境存在明顯差異，同樣是航天部件，其耐腐蝕性有著不同的要求。同一個(gè)部件，前后面由于背對或面對太陽，會導(dǎo)致300多攝氏度的溫差。
2500年前防腐蝕技術(shù)至今科學(xué)家沒破譯
不過不用過度擔(dān)心，因?yàn)槿祟惖目萍妓揭呀?jīng)發(fā)展了很多應(yīng)對腐蝕的方法。
韓恩厚說，可以通過很多方法來控制腐蝕，涂料涂裝、耐腐蝕材料和表面處理是最常用的手段。
他說，2500年前的越王勾踐劍和吳王夫差矛，在出土?xí)r居然沒有腐蝕，原來當(dāng)時(shí)就已經(jīng)做了防腐蝕處理，所以出土?xí)r劍刃明亮鋒利，金黃的青銅本色仍然一目了然，說明我們的祖先就已經(jīng)有了先進(jìn)的防腐蝕技術(shù)，甚至直到現(xiàn)在科學(xué)家都不知道古人是如何做的。
還有一種處理方式是覆蓋層，在金屬表面涂覆一層耐水、氧、離子滲透的材料，起到隔離腐蝕的作用。在航天事業(yè)中，防腐蝕技術(shù)更加重要。需要耐腐蝕材料與防腐蝕技術(shù)，應(yīng)對空間原子氧腐蝕、低溫真空、冷熱循環(huán)、老化等一系列的極端環(huán)境挑戰(zhàn)。
那么，腐蝕是不是一點(diǎn)益處都沒有？韓恩厚說，其實(shí)，腐蝕現(xiàn)象也有可以被利用的地方。其中，干電池就是典型的腐蝕應(yīng)用，電池內(nèi)部的中心碳棒為陰極、電池外殼的鋅為陽極，鋅發(fā)生腐蝕后，產(chǎn)生了電流。而在生活中，科學(xué)家們已經(jīng)研發(fā)出了可降解的心血管支架、骨板固釘?shù)裙潭ㄆ骷?，其原理就是利用腐蝕，通過設(shè)定器件的腐蝕壽命，就可以讓器件不會長期在體內(nèi)存在，在體內(nèi)自然消解，而無須再利用手術(shù)等手段取出。
（文章來源：羊城晚報(bào)）
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