腐蚀是一门科学

大可

灾难

这是一条长达几十年的“新闻”。在非洲尼日利亚的奥戈尼兰德地区，在50年间，几乎每周都会发生石油泄漏事故。例如，荷兰皇家壳牌公司的石油管道突然破裂，泄露了两个月后才被关闭；美国埃克森美孚公司的石油管道破裂了数周，石油从老化生锈的管道中喷涌而出……

距离壳牌公司油井仅几千米处的戈伊村，鱼塘、学校、面包房、养鸡场、红树林……全都被厚厚的油污覆盖，村里空无一人。当地饮用水里检测出的致癌物，超出世界卫生组织规定的900倍。

联合国环境规划署的专家团队经过14个月的检测、调查，指出奥戈尼兰德地区遭受的石油污染，对当地生态系统和人类健康构成了严重威胁，至少需要30年才能恢复。

壳牌公司承认，几乎每年都有管道受腐蚀引发的漏油事件。

腐蚀并不只光顾尼日利亚，腐蚀导致的灾害时有耳闻。

2011年日本福岛核电站核燃料泄漏的原因之一，就是设备老化出现腐蚀，而2018年又发现核电站存放核废弃物的钢桶，有约8000个出现腐蚀；

1981年台湾民航客机机身下部部件腐蚀，导致飞机失事；

2013年青岛因输油管道腐蚀泄露遇到明火，引发大爆炸；

1982年日本航空公司客机紧急刹车的部件腐蚀开裂而爆破，使飞机着陆时冲出跑道；

1986年美国航天飞机升空73 秒后爆炸，事故调查说，是燃料箱底部的密封圈因低温失效，导致燃料泄露而引发爆炸；

就连被拍摄成电影的1912年沉没的“泰坦尼克号”，经过几十年的探索研究，发现船使用的钢板因低温而断裂；

……

没错，腐蚀不仅仅是生锈，很多时候，温度也与腐蚀有关呢。

戏法

有一段流传很广的故事。

两百多年前，法国有个叫拿破仑的军事家，很会打仗，却败给了衣服扣子。

那年，拿破仑率领大军远征俄国，他知道俄国十分寒冷，给军队准备了很厚的冬装。在所向无敌地攻入俄罗斯后，遇到寒潮降临，法军换上厚冬装，却发现衣服上没有一颗纽扣。寒风暴雪肆无忌惮地钻入将士们的胸怀，加上俄国当时用坚壁清野的方式，让法军得不到任何食品、衣物的补充，法国军队饥寒交迫，人心涣散，拿破仑吃了一个大大的败仗。

军服的扣子是被内奸事先暗中去掉的，还是敌国派人潜入衣服仓库剪除的？放冬装的地方那一撮撮灰色粉末又是怎么回事？

对，是锡变的戏法。冬装扣子是锡做的，来到俄国遇到极寒，闪着银白色光泽的锡扣，因低温变成了灰色粉末。

不管这个故事有没有夸张渲染，但锡遇低温腐蚀是真的。

锡还会患传染病呢，叫锡疫。

一旦锡成为“病锡”后，其他银白色的锡只要与一点点灰锡接触，就会染上“灰锡病”。比如在锡板上，会先产生灰色的斑点，随着腐蚀加剧，出现小孔，直到变成粉末。

诱惑

我们身旁也能看到腐蚀的踪迹。

铮亮的水龙头不知不觉出现了绿斑；自行车不知何时变成锈迹斑斑的破烂；妈妈的银手镯发黑；甚至有些不锈钢用品也会生锈。

什么是腐蚀？

原先完整的一件物品，因为受到外界影响，发生了变化。有的是锈蚀，比如金属生锈；有的虽然不会生锈，比如塑料、橡胶等，但膨胀、变形、开裂、老化等也是腐蚀；还有的是腐烂，比如麻绳烂坏。

为什么会腐蚀？

拿金属来说，别看它们一副坚固的样子，其实很多金属“性格活泼”，容易受到外界“诱惑”。就如铁，遇到了水分、氧气，它就开始变身：生成了铁锈，成了红棕色碎屑样，于是不再似铁那么坚硬，轻轻一碰就会脱落。铁锈还特别容易吸收水分，如果不把铁锈除去，其他部分的铁会加快生锈，好似也有点儿“锡疫”的“风范”？

铁锈还有一个学名，叫氧化铁，很名副其实吧？氧元素与其他物质的元素发生的化学反应叫氧化，铁生锈的过程就是被氧化的过程。当然，水也不可缺少，等会儿你可以验证一下。

利用

说了这么多，你有什么感想？

对，腐蚀也是科学。

世界上有世界腐蚀组织，那是经过联合国认定的组织；

日历上有世界腐蚀日，是为了让人类一起来关注腐蚀，要用科学办法解决腐蚀问题；

我们国家有国家金属腐蚀控制工程技术研究中心；

上海有上海市腐蚀科学技术学会；

……

但是（注意！这是两个粗黑的大字），这些研究机构、技术学会什么的，并不是专门“反腐蚀”的，这门科学的研究成果，包括了腐蚀的利用！

也许你看的某一本书、某一块指示牌、某一个雕塑，就利用了腐蚀，这叫蚀刻技术。比如，在一块铜板上，描绘出一朵花的形状，给凡是能显示花模样的线条、块面等地方加上保护膜，其余地方就只能赤裸裸地等待被腐蚀啦。当对铜有腐蚀作用的腐蚀剂将没有被保护的地方腐蚀掉后，一朵栩栩如生的花就绽放在铜板上了。

书本如果要大量印刷，是不能靠打印机打印的，否则速度慢、成本高，也就是又慢又贵，所以要制作成可以用油墨印刷的版子。以前制版，就是用铜、锌等金属材料，运用蚀刻的方法制成的。现在有了胶片制版，但铜版制版等还是不可缺少。

至于蚀刻，在很多需要精密加工的地方，更是必备技术。

手机CPU，中文叫作中央处理器，是手机的“大脑”。大脑很重要，但在小小的手机上，不可能占据很大位置，复杂的“脑细胞”——晶体管都集中在小小的芯片上。芯片上“脑细胞”越多，手机越“聪明”。

在制造芯片时，用蚀刻在芯片上去掉不需要的部分，给一个个晶体管建造好“身子”，打造好它们之间联系的通道。一块指甲盖大小的芯片上有几十亿个晶体管，都是小到纳米级别。

除了CPU，手机上还有其他芯片。不仅手机，电脑、电视机等也用芯片。

芯片越小，容纳的晶体管越多，表示制造芯片的技术越先进。而越先进的芯片，功能越强，能耗（比如消耗的电）越少，蚀刻技术也越重要。

前面提到的锡变成粉末、铁生锈，看来都是坏事，可是，把锡粉末加到铁粉或铜粉中，就能生产出硬度高、耐磨、强度大、韧性强、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能的硬质合金。氧化铁可以用来做玻璃、宝石、金属的抛光剂，还是炼铁的原料。

在医院里，可以让植入人体的支架、临时固定骨头的材料，在完成任务后，通过腐蚀分解，从人体里自动排出。

防腐

腐蚀虽有功，但不能抵消它的危害。世界各国的腐蚀损失，远远超过自然灾害所带来的损失，更别说前面提到的那些耸人听闻的腐蚀事件。由于腐蚀往往是在不知不觉中进行破坏的，所以常常被人们忽视。

因而，腐蚀科学很大的一部分工作，是想方设法防腐。

根据腐蚀的特点，人们发掘出一些天然的耐腐蚀材料。比如铂金，不但可以做漂亮的首饰，还可制作实验室特需的盘子和支架、医疗器材、抗癌药物等。

至于人工合成的耐腐蚀材料更是不断出现，甚至有让表面生锈形成保护膜，来阻止腐蚀向里扩散、发展的抗腐蚀耐候钢等，这算不算是“以腐治腐”呢。

小实验

材料：

1.两个干燥、干净的玻璃瓶，瓶口要适合用软木塞；

2.两枚比瓶子短小些的、干燥的、没有生锈的铁钉或其他铁制品；

3.煮沸的能装满一瓶半的纯净水；

4.一个能塞住瓶口的软木塞；

5.一截蜡烛。

步骤：

1.将两枚铁钉分别放进两个瓶子；

2.一个瓶子灌入纯净水，将铁钉完全浸没后，迅速用软木塞塞住，然后融化蜡烛，用蜡油封住瓶口缝隙，隔绝空气；

3.给另一個瓶子灌水，铁钉一半浸入水中，一半露出水面，敞口放置，使铁钉周围既有水又有空气；

4.观察一段时间，看封口瓶子与敞口瓶子内铁钉的变化。