铁生锈的真相:别让金属变废铁的秘密!

铁生锈的现象,这是大家熟知的事实。当铁在空气中,因为空气中含有大约21%的氧气,这些氧气会与铁发生化学反应,生成红色的氧化铁,俗称铁锈。当空气中存在水气时,铁锈蚀的速度会更快。若想让铁不生锈,主要的方法便是避免其与氧气接触,例如通过涂防锈漆来实现。

现在,让我们聊聊一个有趣的问题。很多人可能会认为,空间站处于太空环境,没有氧气和水存在,那么放在空间站外的铁块应该永远不会生锈。事实并非如此。

当我们提及国际空间站的宇航员出舱时,你会发现舱盖边缘有一些深色污迹,这些实际上是铁锈。舱盖的主要功能是保护宇航员出舱口,避免受到微流星和空间碎片的撞击。虽然它的材质主要是铝合金,但由于某些特定部位如不锈钢环的存在,仍然有可能发生锈蚀。

为什么太空中的不锈钢也会生锈呢?尽管我们通常认为太空是真空环境,但实际上,在空间站周围仍然存在空气。地球的大气层是分层结构的,而空间站通常位于热层,这个高度范围内的空气虽然稀薄,但仍然足够与航天器材料发生反应。

国际空间站和天宫空间站都运行在距离地面约400公里的高度,这个高度的空气中每立方厘米含有约3.8 10^-12千克的空气,其中约90%是氧原子。这些氧原子非常活跃,会与金属发生氧化反应,导致金属腐蚀生锈。

太空中的原子氧与航天器材料发生的氧化反应被称为“空间腐蚀”。早期的航天器就曾因此遭受困扰,高精密部件因腐蚀而失效。后来,科学家通过在某些部件表面镀上不易氧化的材料,如金,来解决问题。

空间站外表面很少使用铁构件,因为钢铁在太空中也容易生锈。地球外层大气中的原子氧非常活跃,容易腐蚀金属。航天器表面的蚀工作极为重要。在国际空间站的维护中,对抗空间腐蚀是一项重要的任务。