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在印度首都新德裡南郊的一個名為「庫塔布塔」的景點中,有一根歷經千年而不生鏽的鐵柱,它有7米多高、其直徑約半米、重量約為6.5噸,這就是今天我們要講的「德裡鐵柱」了。假如你去當地遊覽,你會看到這根巨大的鐵柱雖然歷盡滄桑,但是整體來看,除了表面的一點點零星的鏽跡之外,它幾乎是完好的。
大家都知道,暴露在空氣中的鐵製品是很容易生鏽的,而德裡鐵柱距今已有1500多年的歷史了,按理講它應該是鏽得不成樣子了。但事實卻是,德裡鐵柱在基本上沒有保護的情況下,歷經千年的風吹雨打還能保持現在這個樣子,這確實是一個非常神奇的現象。
歷經千年而不生鏽,印度的「德裡鐵柱」為何如此神奇?這其中的科學原理是什麼?
在很早之前的當地人眼裡,這個問題的答案非常簡單,那就是在很久很久以前,他們的祖先就掌握了高度發達的冶金技術,從而鑄造出這根千年不鏽的鐵柱。在這個說法的基礎上,甚至還有人提出,大約兩千年之前就有外星人光臨了古印度,並給當時的人類傳授了一些他們的高科技。
但如果事實真是這樣的,那麼為什麼那時的印度人沒有製造出其他的不會生鏽的鐵製品呢?這就說明了,造成這個現象很可能是另有所因,而最好的解釋就是某種機制阻止了生鏽的進程。
科學家將「德裡鐵柱」的表面物質小心地取下來一些,並帶回實驗室進行分析。答案很快就出來了,這是因為德裡鐵柱的磷元素含量很高,其比例達到了0.6%以上。那麼為什麼磷元素可以阻止鐵生鏽呢?下面我們簡單講一下。
鐵生鏽主要有兩個途徑:化學腐蝕以及電化學腐蝕,其中造成化學腐蝕的是空氣中的氧氣,而造成電化學腐蝕的是空氣中的水分。需要指出的是,只有在鐵與空氣直接接觸時,這些反應才會發生。
當鐵製品開始生鏽時,其表面會被腐蝕成細微的多孔結構,這會大大地增加鐵製品與空氣之間的接觸面積,從而使腐蝕的進程向其內部蔓延,如果這個過程沒有得到阻止,那麼隨著時間的推移,相信任何的鐵製品都會被腐蝕乾淨。
科學家發現,在鐵生鏽時候,如果有磷元素存在的話,它們就會生成一種名為「磷酸氫鹽」的水合物,而這種物質是不會被空氣中的氧和水分腐蝕的。
很顯然,如果鐵製品內的磷元素的含量達到一定的比例,那麼在其生鏽的初期,就會生成很多的這種物質,它們可以在鐵製品的表面形成一層「保護膜」,從而有效地阻止了生鏽過程的進一步發展。
這就是「德裡鐵柱」歷經千年而不生鏽的科學原理,今天的我們所看到的,在「德裡鐵柱」表面還是存在著一些鏽跡,就是這種原理的最好證明。
事實上,在現代的防鏽領域中,磷化處理已經是一種比較常見的技術了,人們在基體金屬的表面添加特定的磷化膜,就可以起到防鏽的作用。
那麼問題來了,1500多年前的印度人是怎麼知道這些化學知識的呢?對此,科學家認為,這可能是「純屬巧合」。
要知道冶鍊金屬是需要很高的溫度的,而古代的人們只能用木材(木炭)來製造高溫,因此他們能製造的溫度並不高,這就導致了金屬礦石裡的雜質不能有效地分離出來。
因此,科學家認為,在機緣巧合的情況下,鑄造「德裡鐵柱」的礦石裡的雜質含有了大量的磷元素,而這些磷元素並沒有在冶煉的過程中被分離出來,於是就鑄成了這根歷經千年而不生鏽的鐵柱。
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