科學(xué)家們通過先進(jìn)的顯微鏡技術(shù)從原子水平上觀察研究了銅的具體氧化過程，不但推翻之前人們關(guān)于固固轉(zhuǎn)變的舊認(rèn)知，并有助于解決困擾我們已久且每年造成大量耗損的腐蝕問題。

    弗林特，密歇根州等地所記錄的公共用水問題主要是由于腐蝕造成的，因此未來管道要避免腐蝕的關(guān)鍵是要弄明白銅在原子水平上是如何被影響的。根據(jù)2013年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，腐蝕所造成的損失占美國GDP的三成（約5031億美元）。

    使用最先進(jìn)的原位顯微鏡，賓漢姆頓大學(xué)的科學(xué)家們可以在原子水平上觀察銅氧化過程（綿延數(shù)百萬里長的水管基本都是以銅為材料）。這樣的觀察毫無疑問有助于我們創(chuàng)造擁有更好腐蝕抗力的管道。

TEM下銅表面氧化過程的原位顯微照片

    金屬的氧化物往往比其本身更穩(wěn)定，因此金屬的氧化是很普遍的反應(yīng)。對腐蝕或氧化的抗力是在水中或者空氣中服役的材料最重要的性能之一。

    水具有天然的腐蝕性，如果運(yùn)輸?shù)氖菬崴蔷透鼑?yán)重了，因?yàn)楦邷貢铀傺趸?腐蝕速率。環(huán)境保護(hù)局會要求對所有水系統(tǒng)的銅管進(jìn)行監(jiān)測。而避免腐蝕最常見的方法就是加緩蝕劑。而現(xiàn)在這些對銅合金研究成果會有助于我們提高其腐蝕抗力。

    同時(shí)，科學(xué)家通過使用原位顯微鏡觀察銅的氧化過程，發(fā)現(xiàn)隨著銅原子從表面蒸發(fā)，銅的氧化物從層狀長成島狀。沉積在表面背后的固體氧化物是銅原子和氧原子微觀上的熱混合。這推翻了人們之前對固固轉(zhuǎn)變的傳統(tǒng)觀念，凹凸不平的表面比平坦的表面抗力更強(qiáng)。

    現(xiàn)在先進(jìn)的設(shè)備可以讓我們直接在氧氣或高溫下觀察金屬的氧化。利用這些設(shè)備和技術(shù)我們就有機(jī)會發(fā)現(xiàn)控制表面氧化的原子機(jī)制。

    其實(shí)，腐蝕也并不全是壞事。有些腐蝕所生成的腐蝕產(chǎn)物反而可以保護(hù)材料。而科研人員們希望建立一套可以預(yù)測材料是加速氧化還是抑制氧化的機(jī)制，并通過更智能的使用來引導(dǎo)反應(yīng)朝向人們所需要的方向進(jìn)行。

    原文地址：preventing-another-flint-mich-new-research-could-lead-more-corrosion-resistant-water-pipes