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    两块表面绝对光滑的铁块,放在一起会不会变成一块铁?

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      伽利略

      这是一个很有意思的问题,谈一谈我的观点:

      我认为即便是两块“绝对光滑平整”的铁块,将它们平整的表面对着靠在一起,它们也不会变成一块铁。

      为什么呢?

      (打磨光滑的铁块)

      铁的表面有氧化层

      我们都知道,铁是会生锈的,这是铁元素与空间中的氧气发生化学反应的结果。

      铁是地球上第四丰富的元素,位于氧、硅和铝之后。但我们极少能在地球表面找到纯铁,因为它们大部分都被氧化,以氧化铁矿物质如赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)等形式出现,各种铁矿石占了地壳质量的5%左右。

      铁在空气中会与氧气发生氧化反应,铁块表面的铁原子会与氧气生成三氧化二铁(Fe2O3),如果在此过程中有水气参与,还会形成更加复杂的三氧化二铁水合物Fe2O3·nH2O和氢氧化铁(FeO(OH), Fe(OH)3)也就是俗称的铁锈。图片

      (严重的铁锈)

      实际上本文第一张图中的铁块表面也有氧化层,只不过肉眼不能分辨。

      由于有一层氧化物的阻隔,即使是将两块打磨得极其平整的铁块放在一起,它们的铁原子间不会相遇,也不会有组成新金属键的机会。

      那么在真空中,没有了氧化层,两块铁能粘合在一起吗?

      冷焊

      焊接是一种以加热、高温或者高压的方式将金属或其他热塑性材料结合在一起的技术,焊接的方式有许多种,但有一种方式比较特别,这就是冷焊。

      冷焊是应用机械力、分子力或电力使得焊材扩散到器具表面的一种工艺,这意味着不需要给金属加热,只需要对它施加力,金属就可以被“焊”到一起。

      图片

      (通过向两片光洁的金属施加高压使其焊接在一起)

      从这个角度看,将两块铁靠在一起,如果它们之间没有氧化物的阻隔,铁原子间通过电子的交换似乎也能达到焊接的目的。

      一个可能由冷焊造成故障的例子,就是伽利略号木星探测器。图片

      (地面组装完成的伽利略号木星探测器,它的上方是张开的伞状高增益天线)

      伽利略号木星探测器于1989年10月18日被亚特兰蒂斯号航天飞机送入地球轨道。但在探测器绕地球飞行一周后,地面控制人员发现位于它顶端的高增益天线无法完全打开,它似乎被什么东西卡住了。这个主天线有18个肋骨,像一把大伞,当驱动电机启动并对肋骨施加压力时,它们在发射时被固定的尖端应该从杯子中弹出来。结果只有15个弹出来了,使天线看起来像一把半开的伞,它完全无法工作。

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      VIP4
      伽利略
      真好
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