你也許沒有親身經(jīng)歷，但一定見過這樣的畫面：地震時頃刻間轟然倒塌的樓房、海嘯過后一片狼藉的海灘、……，它們時時刻刻警示著我們大自然憤怒的力量。可是，很少有人會去注意工地旁膨脹的鋼筋，樓道里生銹的水管，甚至廚房里發(fā)黑的廚具。
的確，與自然災害相比，腐蝕絲毫算不上“驚天動地”，但就是在無聲無息中，它侵入人們生活的方方面面，帶來極大的破壞。
今天（4月24日）是第九個“世界腐蝕日”。究竟什么是“腐蝕”？如何避免它帶來的危害？這個很多人眼里避之不及的家伙，是否還有造福人類的可取之處？快跟小編一起來看看吧↓
腐蝕危害不容忽視
腐蝕現(xiàn)象很常見，但腐蝕科學對大多數(shù)人而言比較陌生。腐蝕究竟是什么呢？
簡單而言，腐蝕指的是材料與所處環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學或者電化學作用，導致材料發(fā)生變質(zhì)和破壞。腐蝕會使有用的材料變成廢料，使重要裝備提前報廢，給國民經(jīng)濟造成重大損失。
中國工程院院士柯偉介紹，據(jù)統(tǒng)計，世界范圍內(nèi)腐蝕帶來的經(jīng)濟損失約占國家GDP的3%到4%，由于中國對腐蝕問題的研究起步相對較晚，十年前中國因腐蝕問題付出的經(jīng)濟代價約占GDP的5%。
生活中隨處可見腐蝕的身影，圖為北京一處電力設備箱體銹跡滿布。
“這是一個非常嚴重的問題，但是人們的重視程度還遠遠不夠。”中科院沈陽分院院長、中科院金屬所研究員、世界腐蝕組織主席韓恩厚說，“2008年汶川大地震造成的損失是0.85萬億元，同年中國因腐蝕付出的代價約達1.5萬億元，接近地震造成經(jīng)濟損失的兩倍。到了2016年，這個數(shù)字比2008年翻了一番”。
除了直觀的經(jīng)濟損失之外，腐蝕還容易導致工程裝備、關鍵結構以及基礎設施損壞，進而引發(fā)災難性事故。1981年，我國臺灣民航客機B-737失事，其原因是機身下部高強度鋁合金結構件多處發(fā)生嚴重的晶間腐蝕和剝蝕，進而形成裂紋；2013年，青島輸油管道爆炸，造成嚴重傷亡，經(jīng)濟損失達7.5億元，其原因是腐蝕減薄使管道發(fā)生破裂，引發(fā)爆炸。“腐蝕問題沒有爆發(fā)前，大家都不太關注，只有發(fā)生事故之后，回頭看才會發(fā)現(xiàn)其中的重要性。”韓恩厚說。
日常生活里，腐蝕帶來的負面影響也不可小覷。腐蝕產(chǎn)生的重金屬離子會污染飲用水、土壤和農(nóng)作物等，進而通過飲食攝入影響人類健康。韓恩厚說：“瑞典斯德哥爾摩監(jiān)測了近50年土壤中銅離子的濃度，發(fā)現(xiàn)隨時間推移呈線性增長。人體內(nèi)金屬元素的平衡對人體健康至關重要，腐蝕破壞了自然環(huán)境中這些元素的平衡，導致重金屬過量，危害人體健康。”
青島八大峽地標性建筑“海上皇宮”因受海水腐蝕，不得不接受大規(guī)模施工維護。
讓科學家為難的是，在不同環(huán)境中，即便同樣的材料，腐蝕情況也會千差萬別。“用同一種防腐技術處理樓房，內(nèi)陸地區(qū)可能幾十年都沒事，但海景房很快就會被腐蝕，影響居住。再比如說，中國擁有國際上最先進的高鐵涂料防腐技術，但目前中國高鐵上用的涂料放到新加坡就不一定有效。什么原因呢？新加坡氣候跟我們不同，氣溫高、鹽霧高、濕度大，防腐技術不能照搬。”中科院金屬所研究員劉福春說，“這給腐蝕危害的研究和防治增加了難度”。
腐蝕危害該如何防控？
腐蝕危害幾乎無處不在，因此必須采取有效措施。韓恩厚認為，應該抓住兩個重點：預防和控制。
提高腐蝕科學與技術的科研和應用水平是預防的基礎。由于腐蝕的速率取決于材料和環(huán)境的搭配組合，因此分析具體環(huán)境，調(diào)整材料中的化學元素成分、微觀結構、腐蝕產(chǎn)物膜的性質(zhì)，對于提升材料耐腐蝕性至關重要。
當然，預防腐蝕，還有簡單有效的方法，比如金屬防銹，可以使用金屬防銹液，它成本低，效果好，操作簡單，安全可靠，受到用戶廣泛歡迎。
經(jīng)過近40年的努力，在基礎研究方面，中國已經(jīng)基本達到了與歐美發(fā)達國家并跑的水平，在個別重大工程材料領域甚至做到了世界領先。2017年建成的港珠澳跨海大橋，采用了涂料+陰極保護+原位檢測三重腐蝕控制技術，能最大程度降低海水與橋體金屬材料間的電化學反應速率，使橋梁的設計使用壽命達到120年。此外，中國自主研發(fā)的納米復合涂料技術已廣泛運用于飛機、電網(wǎng)、大型船舶等工程，高鐵納米復合涂料也已研發(fā)成功，即將投入使用。
為避免腐蝕危害，公共基礎設施需要定期保養(yǎng)。圖為工人在為北京一處欄桿涂抹防腐劑。
然而，如何將先進的防治技術應用于實際生產(chǎn)，我國和歐美發(fā)達國家還存在較大差距。“研究成果的產(chǎn)業(yè)化過程，往往取決于企業(yè)的積極性。能產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益的事情，企業(yè)比較愿意去做。對于一些周期長、見效慢的產(chǎn)品，生產(chǎn)企業(yè)不愿意多投入，也不太關心防腐新技術的推廣。”韓恩厚說，“防腐問題不僅是個經(jīng)濟問題，更涉及環(huán)境保護、社會資源等諸多公共利益。因此，政府部門也要積極參與進來，通過政策扶植推動企業(yè)對新技術的運用，做好技術研發(fā)和實際生產(chǎn)的銜接工作”。
結構健康的監(jiān)測與檢測，是腐蝕控制環(huán)節(jié)的決定性因素。材料的服役安全評價，是作出維護決策的重要依據(jù)，全世界的腐蝕研究都密切關注這一問題。在這一世界性難題上，中國的研究處在領先位置。2015年，首次由中國科學家牽頭，在大亞灣核電站完成了百萬千瓦商用堆核島關鍵部件的安全分析與壽命評價。中國的管道損傷安全評估評價標準，比之前采用的美國標準更先進，能夠幫助國家節(jié)約大量資源。
其實，只要人們提高對腐蝕知識的認識，就能顯著降低腐蝕帶來的損失。比如，長期閑置的自來水管中，存儲的水有更多重金屬離子析出，所以，剛放出來的水就不適合飲用；鹽和醋對不銹鋼有較強的腐蝕性，因此有鹽醋的食物不適宜長期放置在不銹鋼鍋中，而應放到陶瓷的鍋碗中；室內(nèi)暖氣片中的水含有緩蝕劑，能降低水介質(zhì)在相對封閉環(huán)境中的腐蝕性，因此不能隨意更換等等。這些生活中的小技能，也是老百姓在個人層面上防止腐蝕危害的有效手段。
科技創(chuàng)新轉(zhuǎn)“危”為“機”
腐蝕是材料回到熱力學穩(wěn)定狀態(tài)的過程，無法抗拒，腐蝕也以沉默而驚人的破壞力帶給人類巨大的損失。是否人類必將陷入腐蝕無聲無息的危機中呢？事實上，凡事必有兩面，科技創(chuàng)新正在巧妙利用腐蝕原理轉(zhuǎn)“危”為“機”。
在醫(yī)學手術上，腐蝕技術被巧妙利用。許多骨折患者在做完一次骨科手術后，往往需要在恢復之后再上一次手術臺，取出起到固定作用的“鋼釘”“鋼板”，這給患者造成了二次痛苦。現(xiàn)在，科學家們根據(jù)腐蝕的原理，設計出以鎂、鋅等活潑金屬元素制成的可降解骨內(nèi)固定器，它們在患者康復后，會自動被人的體液腐蝕，無需手術取出。而且，這些材料對人體無害，大大降低了手術安全隱患。
根據(jù)同樣的原理，科學家們還設計出可降解的人體心血管支架，可以精確計算腐蝕完畢的時間，成為心血管疾病患者的福音。針對廢棄塑料袋造成的“白色污染”，科學家們設計出了在特定環(huán)境下腐蝕速率極快的材料，在根源上杜絕塑料制品降解難的問題。科技創(chuàng)新，讓腐蝕從無聲無息的“破壞分子”轉(zhuǎn)化為功成身退的“能工巧匠”。
就在人們不亦樂乎地“改造”腐蝕之時，腐蝕修復技術也在突飛猛進地發(fā)展。中科院金屬所研究員宋影偉表示，正是腐蝕防護關鍵技術的突破，汽車才能實現(xiàn)輕量化，容納更多功能。在修復飛機機體腐蝕方面，工程師們更是“與時俱進”，采用了3D打印技術，讓飛機“逆生長”，可以更安全穩(wěn)定地執(zhí)行飛行任務。此外，類似于青島輸油管道爆炸這樣的事故，也將可以通過腐蝕修復避免。
“現(xiàn)在，我們不僅需要做到材料自身能耐腐蝕，還要根據(jù)具體環(huán)境下的需要隨意控制腐蝕的速率，更好地滿足各種場景的需求。”韓恩厚說，“這就要求我們更深入地研究腐蝕科學，探索新材料新技術，特別是更準確地預測工程結構的安全服役壽命”。
腐蝕是全人類共同面對的難題，可喜的是，這個難題是有解的。科學家指出，至少30%由腐蝕造成的損失可以通過科普、研究、技術運用實現(xiàn)降低損失、降低資源消耗、降低污染。要解好這道難題，需要政府、企業(yè)和全民共同關注，從認識腐蝕、重視腐蝕做起。
