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太空处于真空状态,为什么航天器还会生锈

来源:真空科学与技术学报 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-02-24
作者:网站采编
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摘要:引言:我们在生活中,经常会遇到生锈的情况。下雨天过后的自行车,我们骑上去的时候总还是会吱吱作响。洗过的锅忘记擦干净了,第二天一看锅底都是生锈的痕迹。既然我们都认为

引言:我们在生活中,经常会遇到生锈的情况。下雨天过后的自行车,我们骑上去的时候总还是会吱吱作响。洗过的锅忘记擦干净了,第二天一看锅底都是生锈的痕迹。既然我们都认为生锈和水有关系,那为什么太空中航天器也会生锈呢?

生锈说到底,其实就是一种化学反应。说得再具体一点,就是发生在金属身上的氧化还原反应。我们在日常生活中能够接触到最多金属生锈的现象,应该就是铁了。铁元素长时间与水中的氧原子接触,或者空气中的氧原子,容易被氧化成氧化铁。铁原子被氧化的过程是四个氧原子与三个氧气分子发生化学反应,生成两个三氧化二铁分子。这个过程很奇怪的是,潮湿的环境会加速铁生锈的过程,但是我们仔细看反应的过程,却并没有水分子参与的过程。

铁元素的生锈,对于我们的日常生活来说可能影响不大。要不就是螺丝滑牙了,无法扭动。要不就是铁锈的颜色弄脏了衣服。通常铁制品也不值几个钱,大不了换一个就好了。然而,金属生锈的情况如果发生在建筑工程,情况就不堪设想了。如果工程使用大质量的铁制品作为支撑部件时,如果没有做好防锈工作,那么生成的铁锈体积会发生膨胀。而膨胀的铁锈更容易吸引水分的存在,进一步加剧生锈的过程。这样不断地反复循环下去,整个铁柱的内部结构很容易就会变得疏松,随时都有倒塌的危险。

弄明白了金属生锈的原因,我们就可以对症下药,找到防止金属生锈的方法了。首先第一种,也是目前应用最广泛的一种,就是在单一的金属元素中添加其他的金属元素,提高合金的机械强度以及抗腐蚀性能。比如说不锈钢,铝合金,铜合金等。第二种,就是阻隔金属与氧气接触的途径。其中包括涂漆,抹油,贴包装纸等。还可以利用电镀的方法,在金属表面电镀一层其他抗腐蚀强的金属,比如说镀金等。最后一种,就是利用化学方法使其自身生成氧化膜,比如说铝的表面自身就会形成氧化铝薄膜保护自己。

既然我们已经知道了生锈的条件,我们不禁会好奇一个问题,为什么航天器运行在真空的太空中,为什么还会生锈呢?如果我们去了解航天器的表面材料,我们会发现它们身上使用的都是这个地球上最近的材料以及技术,即使是这样还是抵御不了太空的侵蚀吗?为此,我们专门采访了航空领域的专家,希望他能够回答我们的问题。专家一听我们的问题,不禁哈哈大笑起来。并且直接反问我们一个问题,航天器是在哪里起飞的?

我们不禁恍然大悟,原来航天器在地球上发射的时候,首先就需要冲出大气层。在这个过程中,不仅存在大量空气中的氧气,而且穿过大气层产生的高温条件还会加速金属生锈的过程。除此之外,太空中还存在各种各样的高能辐射,这些辐射可以直接腐蚀金属。而且太空中的温度很低,通常在零下270摄氏度左右,金属的抗腐蚀性能会急剧下降,更容易被太空辐射腐蚀了。

文章来源:《真空科学与技术学报》 网址: http://www.zkkxyjsxb.cn/zonghexinwen/2021/0224/491.html



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