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自由扩散的例子

发表时间：2024-07-28 05:13:17 来源：网友投稿

如果是在空气中，两块即便是绝对光滑平整的铁块，它们对着放在一起也无法合成一块铁。但在真空中两块铁块可以合成一块，这就是冷焊原理。

在空气中的时候，与空气接触的那部分铁会吸附气体分子。并且铁还会被氧气氧化，形成氧化膜。由于气体分子和氧化膜的存在，阻止了两块铁结合在一起，所以在空气中不会出现冷焊的现象。

但是在真空中，两块绝对光滑平整的铁块可以结合在一起，其原理在于原子扩散。可能有些人会有疑问了，铁块不是固体吗，为什么铁原子还能运动和扩散呢？

事实上只要粒子的温度高于绝对零度（-273.15 ℃），其动能就会大于零，所以它们必然存在某些方式的运动，例如，平动，另外还有振动、转动。无论粒子组成的宏观物体呈现为固态、液态、或者气态，或者其他物质状态，组成粒子都会存在运动。只是与液态和气态物质中的粒子相比，固态物质中的粒子运动幅度要小得多，并且这种运动不会改变物质状态。在固体中原子会不断转移、混合、交换位置，这就是原子的自由扩散现象。

上图为金纳米线的冷焊现象

在真空中铁的表面没有气体分子和氧化膜的阻挡，两块铁中的原子可以自由扩散，它们最终也会形成金属键，所以就能紧密地结合到一起。对于尺寸越小的金属，越容易发生冷焊的现象，科学家发现直径小于10纳米的单晶超薄金纳米线能在几秒钟内被冷焊在一起，所要施加的压力非常低。

由于冷焊现象的存在，在太空中运行的航天器曾所以出过故障，比较有代表性的例子是NASA的伽利略号木星探测器。当年伽利略号的主天线没能正常展开，其原因就是天线的金属骨架与其他金属元件发生了冷焊。

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