“我國每年因為(wei) 腐蝕而造成的經濟損失，相當於(yu) 兩(liang) 個(ge) 汶川大地震。”

王長罡

中國科學院金屬研究所材料環境腐蝕研究中心副研究員

首先，我要感謝SELF格致論道講壇提供了這樣一個(ge) 平台，讓我可以為(wei) 腐蝕學做個(ge) 宣傳(chuan) 。腐蝕實在是太小太小的一門學科了，以至於(yu) 很多人都質疑這門學科是否有存在的必要。

大家都是普通人。在中國，一個(ge) 普通人身邊有朋友從(cong) 事科學研究，這本身就是個(ge) 小概率事件，所以像我們(men) 這樣從(cong) 事科研工作的人往往會(hui) 成為(wei) 一個(ge) 聚會(hui) 或者飯局的話題中心，至少是一個(ge) 子話題的中心。

相關(guan) 話題往往是這樣開頭的。一兩(liang) 個(ge) 內(nei) 心尚存童趣的年輕女性朋友問我：“你們(men) 科學家平時都幹什麽(me) ？”今天上午就有人問過我這個(ge) 問題。

盡管我遠遠稱不上是科學家，不過我從(cong) 對方的眼神裏看出來，她對接下來的談話是有預期的，甚至已經在腦海中形成了一些畫麵。

這個(ge) 畫麵很有可能是這樣的。

（圖片來自圖行天下）

也有可能是這樣的。

最起碼也應該是這樣的。

這兩(liang) 隻可愛的猴子實在是太萌了，給我們(men) 的科普事業(ye) 帶來了巨大的貢獻，很多女性因為(wei) 它們(men) 的關(guan) 係導致體(ti) 內(nei) 激素水平異常，母性大發，最終甚至愛上了科學。

因為(wei) 我無法用類似剛才的三張圖片來解釋腐蝕科學，所以我搜腸刮肚想了一些符合邏輯的詞匯，通過語言組織後給對方普及了一下什麽(me) 是腐蝕。從(cong) 對方失落的眼神裏，我知道她腦中的畫麵瞬間變成了這樣的。

生鏽的水龍頭

現場變得非常尷尬，我內(nei) 心的陰影麵積也大到無法求證，最終不得不迅速轉入下一個(ge) 話題。

我特別能理解這些人當時的心情。因為(wei) 在十多年前，剛接觸腐蝕科學的時候，這種疑惑也曾長時間存在於(yu) 我心中。

當我和腐蝕之間過了磨合期後，我慢慢喜歡上了它，並且開始覺得，在內(nei) 心深處我其實是非常喜歡腐蝕的。甚至我強製性地告訴自己，有一種神秘的力量把我和腐蝕拉到一起，冥冥之中，我會(hui) 在這個(ge) 領域有所作為(wei) 。

直到後來有一天，我知道了“一萬(wan) 小時定律”——如果一個(ge) 普通人從(cong) 事某項工作的時長超過1萬(wan) 小時，這個(ge) 人即使再笨，也會(hui) 成為(wei) 該領域的專(zhuan) 家。為(wei) 此，我心灰意冷，因為(wei) 我和腐蝕之間的這種微弱的好感可能僅(jin) 僅(jin) 是由於(yu) 太熟悉了。

不過，接觸腐蝕學時間長了以後，“一萬(wan) 小時定律”好像真的在我身上奏效了。因為(wei) 當我開始思考一些腐蝕科學的問題時，發現它觸碰到了我內(nei) 心深處的人生終極問題。

每個(ge) 人都有一個(ge) 人生終極問題。雖然我自覺資質平庸，但是在很小的時候，可能是幼兒(er) 園或者是更小的時候，我曾經非常嚴(yan) 肅地問過自己和家人：“人為(wei) 什麽(me) 活著？”從(cong) 此以後，我就把問過類似問題的朋友歸為(wei) 了人生知己。

慢慢地，我開始接觸哲學方麵的著作，了解到在古代，有一個(ge) 外國人也問過類似的問題，這個(ge) 人就是柏拉圖。

當然柏拉圖追問的問題和我的問題並不完全相同，他把我的問題分成了三個(ge) 子問題：我是誰？我從(cong) 哪裏來？我又要到哪裏去？自此，我把柏拉圖當成了跨時空的人生摯友。

但是我發現他並沒有這樣對我，因為(wei) 除了這三句話，柏拉圖的其他作品，我幾乎看不太懂。所以到目前為(wei) 止，我都無法說服自己：我從(cong) 哪裏來？我要到哪裏去？

已完成：20% //////////

金屬水龍頭的前世、今生和未來

就在此時，腐蝕科學告訴我如何將複雜的模型簡單化。雖然我無法說服我自己，但是我可以告訴他，一個(ge) 金屬做的水龍頭，它的前世、今生和未來應該是什麽(me) 樣的？

金屬水龍頭

我飛快地在腦中搜索材料科學的星空体育官网入口网站，設想這個(ge) 金屬水龍頭的前世應該是這樣的：赤鐵礦，紅褐色，主要成分是三氧化二鐵。

赤鐵礦

當人們(men) 發現它以後，會(hui) 進行開采，並經過選礦、冶煉、澆鑄和必要的成型等複雜的、火光四濺的加工環節。

加工環節

人們(men) 這樣做的目的隻有一個(ge) ，就是將晶格中紅色的氧原子，從(cong) 鐵礦石中拿出來。之後，再經過必要的加工，就可以得到這種光鮮亮麗(li) 的水龍頭了，盡管這種光鮮亮麗(li) 隻是暫時的。

晶體(ti) 結構

為(wei) 什麽(me) 呢？因為(wei) 氧原子雖然被拿了出來，但是它每時每刻都在想方設法重新回到水龍頭中去。所以，幾年之後，水龍頭就變得鏽跡斑斑。

再過幾年，它有可能跑到了垃圾堆裏。如果有幸可以回爐，它能夠變成新的金屬；如果不幸的話，它會(hui) 重回大地，等待人們(men) 再一次開采，而這種概率是極低的。

回過頭來重新審視一個(ge) 水龍頭的前世、今生和未來，你會(hui) 發現，這種輪回般的宿命和佛教中所討論的人生狀態極為(wei) 相似，當然在這裏麵我們(men) 要拋棄所有的神秘色彩。

我隻想說一件事情，在座的各位，你身邊所有的金屬，目前的存在狀態都是非常短暫的，並且是不穩定的。

腐蝕才是它們(men) 唯一的宿命，腐蝕之後的氧化狀態才是它們(men) 能夠永久存在的穩定狀態。

已完成：40% //////////

腐蝕的代價(jia)

你可能想象不到，這樣一個(ge) 小小的金屬腐蝕的宿命，卻要我們(men) 人類付出極大的代價(jia) 。

這個(ge) 代價(jia) 有多大呢？2013年，我國工程院院士柯偉(wei) 做了這樣一件事，他編纂了一部《中國腐蝕調查報告》。

這部報告對我國因腐蝕而造成的經濟損失進行了係統的統計，相當於(yu) 給腐蝕損耗算了一筆細賬。這筆賬涉及各行各業(ye) ，包括我們(men) 身邊所有的金屬。

《中國腐蝕調查報告》（截圖）

這個(ge) 賬是怎麽(me) 算的呢？我們(men) 以一輛汽車的腐蝕損耗為(wei) 例。據統計，一輛汽車每年平均花費在腐蝕上的費用是1260元。很多朋友會(hui) 認為(wei) 自己從(cong) 未在汽車的腐蝕方麵花過錢，這樣一個(ge) 有整有零的數字又是怎麽(me) 算出來的？

其實大家不了解。除了加油之外，汽車其他所有的保養(yang) 費用其實都花在了腐蝕上。比如，汽車的發動機會(hui) 因為(wei) 高溫腐蝕、氧化磨損而失效，排氣孔會(hui) 發生露點腐蝕，汽車的底盤和表麵噴漆也都是為(wei) 了防腐蝕。

此外，整個(ge) 車體(ti) 的老化也是因為(wei) 腐蝕。所以，一輛汽車每年花在腐蝕上的費用是1260元。

再舉(ju) 一個(ge) 例子，是關(guan) 於(yu) 北京西直門立交橋的腐蝕問題。我國北方經常會(hui) 下雪，為(wei) 了除雪，人們(men) 常常要往地上撒一些除雪劑。

除雪劑的主要成分是氯化鈉，其中的氯離子對於(yu) 腐蝕來說是非常可怕的，因為(wei) 它可以誘發幾乎所有可能的腐蝕。

所以，當氯離子不斷透過橋體(ti) 進入到鋼筋的時候，鋼筋就會(hui) 發生腐蝕。長此以往，立交橋的承載能力將大大下降。

為(wei) 了彌補其承載能力的不足，人們(men) 要對立交橋進行修複，而修複的費用高達3000萬(wan) 元人民幣。

林林總總這些事情統計起來後相加，柯偉(wei) 院士得到了一個(ge) 非常重要的結論：我國每年因為(wei) 腐蝕所造成的經濟損失，占國民生產(chan) 總值的5%左右。

這是什麽(me) 樣的一個(ge) 數字呢？我們(men) 以2008年這一年為(wei) 例。這一年的國民生產(chan) 總值是一個(ge) 很長的數字，以至於(yu) 我們(men) 沒法念出來。

其中，腐蝕所造成的經濟損失，可以用這個(ge) 數字乘以5%，最終得到的金額是1.6萬(wan) 億(yi) 元人民幣。雖然這個(ge) 數字比較簡單，但對大部分人來說，還是沒什麽(me) 概念，因為(wei) 數值太大了。

我再舉(ju) 個(ge) 例子。同樣是在2008年，我國汶川地區發生了5·12大地震，這個(ge) 地震震驚世界，震級達到了8.0級。地震給我國造成的經濟損失高達8000億(yi) 元人民幣。

對比前麵的數字，不難發現，我國每年因為(wei) 腐蝕而造成的經濟損失，相當於(yu) 兩(liang) 個(ge) 汶川大地震。

當然，汶川大地震給我們(men) 國民精神上帶來的傷(shang) 害是遠遠不能拿經濟數字來衡量的，因為(wei) 地震會(hui) 摧毀我們(men) 的家園，奪走身邊的親(qin) 人和朋友，甚至我們(men) 自己的生命，這種損失是巨大的。

有人可能會(hui) 覺得，跟地震相比，每年因腐蝕而“燒”掉的這些錢咬咬牙也是可以接受的。但我要用一個(ge) 血淋淋的例子告訴大家，當災難真正來臨(lin) 時，腐蝕可一點都不比地震遜色。

這幅圖是2013年11月22日的青島市黃島區。黃島區有一個(ge) 特點，地下有很多長輸埋地管線，用來運輸石油和天然氣。

就在11月22日這一天，其中一根管線因為(wei) 腐蝕，發生了穿孔泄漏，石油源源不斷地流入地下，而且鬼使神差地流到了市政管網中去。

2013年11月22日的青島市黃島區

在市政管網這樣一個(ge) 密閉空間，如果裏麵出現了油氣混合物，就會(hui) 成為(wei) 一個(ge) 巨大的炸彈模型。而且非常不幸的是，這個(ge) 炸彈確實碰到了明火，所以“嘭”的一聲爆炸了，釀成了如下慘案：整條街道被掀翻，周圍的汽車全都飛起幾米甚至十幾米高，四周房屋的玻璃幾乎都被震碎。這次事故共造成62人死亡，136人受傷(shang) 。

爆炸現場

當看到這麽(me) 慘痛的教訓發生的時候，我們(men) 是不是能夠認識到腐蝕其實是很危險的？

回過頭來，翻開《中國腐蝕調查報告》，我們(men) 會(hui) 發現，這種事故在20世紀並不少見，而且通常發生在石油或者化工企業(ye) 。其實，還有另外一個(ge) 行業(ye) ，也在每時每刻都跟腐蝕進行著博弈。

因腐蝕而發生的事故

這是1986年之後的切爾諾貝利核電站，因為(wei) 核泄漏，整個(ge) 地區變成了無人區。

1986年之後的切爾諾貝利核電站

2011年，日本福島核電站也發生了核泄漏、火災和爆炸。

核能，既可以作為(wei) 一種清潔、高效的能源，為(wei) 大家所用，也可以被用來做成世界上最可怕的殺人武器，所以核能時時刻刻在“魔鬼”和“天使”之間變換著自己的身份。如果“天使”碰到了腐蝕，是不是會(hui) 變成“魔鬼”呢？

在核電站的核反應堆中，幾乎所有的構件都是由金屬構成的，而且很多回路中有水化學環境。這意味著當電解質碰到金屬後，會(hui) 形成一個(ge) 完整的腐蝕體(ti) 係。

此外，反應堆當中的很多部位處於(yu) 高溫、高壓的特殊極端環境中，這對腐蝕來說是極其敏感的。由此不難想象，核反應堆中幾乎涵蓋了所有可能發生的腐蝕形式，並且這些腐蝕會(hui) 時常騷擾世界各地的核電站。

腐蝕對世界各地核電站造成威脅

已完成：60% //////////

扼殺腐蝕

在座的各位，如果已經開始享受清潔的核能，聽到我的介紹後，會(hui) 不會(hui) 對核能的應用有一些顧慮呢？

當然，我講這些不是為(wei) 了造成恐慌，而是為(wei) 了告訴大家，特別是告訴那些對從(cong) 事腐蝕科學研究的我們(men) 表示鄙夷的人，應該重視腐蝕。我們(men) 也會(hui) 站出來，用專(zhuan) 業(ye) 手段將腐蝕扼殺在萌芽當中。

我們(men) 的工作和醫生是完全相同的。雖然可能工作環境差別很大，但是我們(men) 的工作性質很像。醫生的醫療對象可能是和藹可親(qin) 的老奶奶，如果運氣好的話，還會(hui) 碰到漂亮的姑娘。

但是對於(yu) 我來說，麵對的永遠是冷冰冰的機器設備。當然從(cong) 某種角度來看，這個(ge) 大家夥(huo) 還是很有金屬美感的，有一種美國大片的感覺。

三峽集團水輪機

這個(ge) 大家夥(huo) 是三峽集團用來發電的一個(ge) 水輪機。當水流衝(chong) 刷葉片時，帶動水輪機旋轉，將動能轉換成電能。水輪機很大，直徑有20多米長，人站在它的麵前顯得非常渺小。

當時，這個(ge) 機器“生病”了，我用類似聽診器的設備觀察，發現它“身上”有很多小的孔洞。這種孔洞用專(zhuan) 業(ye) 術語來說，叫作局部腐蝕，或者叫作點蝕。

它是一種非常特殊的腐蝕形式，跟我們(men) 之前看到的金屬整體(ti) 發生生鏽腐蝕不同，是在一個(ge) 或者幾個(ge) 小點上出現孔洞，而且由於(yu) 它自身的陰離子聚集以及局部酸化所造成的自催化效應，這個(ge) 點會(hui) 逐漸在金屬體(ti) 內(nei) 快速生長，且難以預測。

局部腐蝕（點蝕）

麵對這種情況，我們(men) 要做的就如同醫生在醫院對患者所做的診療一樣：先給水輪機開了很多單子，讓它做相關(guan) 檢查，並根據檢查報告，對其進行“病情”分析，最後針對“病情”，給予適當的“治療”。

我們(men) 還會(hui) 開具一份材料采購報告，並為(wei) 其製定一個(ge) “健康的生活規律”，比如說一份健康的運行報告。

“治療”腐蝕

此外，我們(men) 還會(hui) 附帶其他“治療”手段，比如說緩蝕劑、陰極保護、塗裝等等。如果問題實在太大了，醫生一般會(hui) 建議患者進行手術，我們(men) 則會(hui) 建議企業(ye) 更換設備。這就是我們(men) 如何利用專(zhuan) 業(ye) 手段抑製腐蝕、並將其扼殺在萌芽當中的工作過程。

除了常規診治，很多大醫院的醫生也會(hui) 做基礎的科研工作，這些工作也正是我們(men) 腐蝕學人的主業(ye) ，所以我的工作和醫生是完全相同的。我們(men) 會(hui) 就某一個(ge) 腐蝕問題或某一種腐蝕形式進行深入研究，並同時探索如何利用腐蝕做一些對人類有益的事情。

已完成：70% //////////

利用腐蝕

《道德經》裏麵有這樣一句話：“禍兮，福之所倚；福兮，禍之所伏。”也就是說，所有事物都具有兩(liang) 麵性，而且這兩(liang) 麵是在不斷轉化的。因而，在某些特殊的情況下，腐蝕並不是一個(ge) 貶義(yi) 詞，反而會(hui) 造福人類。

我們(men) 來猜一下這些人是什麽(me) 人，他們(men) 在做什麽(me) 。

醫生取患者腿骨中的骨釘

他們(men) 是醫生。當人的腿骨發生骨折的時候，醫生會(hui) 往腿骨中植入一個(ge) 或幾個(ge) 骨釘，骨釘能起到固定作用，讓腿骨慢慢愈合。

然而，當腿骨愈合之後，骨釘在腿骨上就顯得違和了。首先是不美觀，其次是可能引起一些其他問題，比如說引起炎症等。這時，醫生需要把骨釘從(cong) 患者的腿骨中拿出來。剛才他們(men) 做的事情就是把患者腿骨中的骨釘取出來。

我看到這個(ge) 視頻的時候，真是替患者捏把汗，擔心好不容易長成的腿骨又被敲碎了。

手術的過程還是挺可怕的，盡管我們(men) 堅信每個(ge) 醫生都有自己的職業(ye) 操守和專(zhuan) 業(ye) 素養(yang) ，手術肯定是沒問題的。

即使是這樣，如此粗暴的動作肯定會(hui) 對患者的身心造成不小的傷(shang) 害。

如果這個(ge) 過程消失了該有多好。換句話說，如果骨釘能夠消失該多好。

從(cong) 事結構材料研究的人，對有一種材料是非常討厭的，那就是特別活潑的鎂合金。它活潑到什麽(me) 程度呢？

如果你把鎂合金丟(diu) 到海南去，幾個(ge) 月之後，它連人影都不見了，想要看鎂合金生鏽的“屍體(ti) ”都沒可能。它就是這麽(me) 活潑。但這不正是我們(men) 現在所需要的嗎？

我們(men) 可以利用活潑的鎂合金，利用它快速的腐蝕速度，製作成可降解的鎂合金骨釘，再把它植入到患者的腿骨中去。我們(men) 可以針對不同的患者、不同的康複周期，製備不同使用壽命的鎂合金骨釘。

當患者的腿骨長好之後，骨釘會(hui) 自行融化消失，而且在這一過程中釋放出的鎂離子正好是人體(ti) 所需要的微量元素。多麽(me) 完美的一個(ge) 組合！

鎂合金骨釘腐蝕過程

當然，腐蝕的應用遠不止於(yu) 此，還有可降解的支架或者電路板的刻蝕等等。我相信未來還會(hui) 有更多的領域等待我們(men) 去開發和探索。

經過以上的介紹，大家對腐蝕科學和我們(men) 的工作可能已經有了一定的了解。一個(ge) 水龍頭經過百千萬(wan) 億(yi) 年的等待，經過百煉成鋼的浴火重生，它們(men) 所追求的僅(jin) 僅(jin) 是幾萬(wan) 個(ge) 小時的穩定服役。

我們(men) 腐蝕人也正是致力於(yu) 此，致力於(yu) 將每一個(ge) 金屬的短暫生命發揮到極致，造福於(yu) 人，就像美麗(li) 的櫻花一樣，絢爛而短暫，向死而生。


關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情