¿Por qué innumerables átomos de hierro pueden formar hierro? ¿Por qué dos piezas de hierro no pueden convertirse en una sola pieza cuando se juntan?
Si se colocan dos piezas de hierro en el aire, aunque sean absolutamente lisas y planas, no pueden formar una sola pieza de hierro si se colocan una al lado de la otra. Pero en el vacío, dos piezas de hierro pueden convertirse en una. Éste es el principio de la soldadura en frío.
Cuando esté en el aire, la parte del hierro en contacto con el aire absorberá las moléculas de gas. Y el hierro también será oxidado por el oxígeno para formar una película de óxido. Debido a la presencia de moléculas de gas y películas de óxido, se impide que las dos piezas de hierro se unan, por lo que no se produce soldadura en frío en el aire.
Sin embargo, en el vacío se pueden unir dos piezas de hierro absolutamente lisas y planas. El principio reside en la difusión de los átomos. Algunas personas pueden tener preguntas: ¿no es el hierro un sólido? ¿Por qué los átomos de hierro aún pueden moverse y difundirse?
De hecho, mientras la temperatura de las partículas sea superior al cero absoluto (-273,15 ℃), su energía cinética será mayor que cero, por lo que deben tener alguna forma de movimiento, como por ejemplo traslacional. movimiento (es decir, movimiento de traslación, movimiento en el sentido tradicional), además de vibración y rotación. Independientemente de si el objeto macroscópico compuesto de partículas se encuentra en estado sólido, líquido, gaseoso u otro estado material, las partículas que lo constituyen siempre se moverán. Simplemente, en comparación con las partículas en materiales líquidos y gaseosos, el movimiento de las partículas en la materia sólida es mucho menor y este movimiento no cambia el estado de la materia. En los sólidos, los átomos continuarán transfiriéndose, mezclándose e intercambiando posiciones. Este es el fenómeno de la libre difusión de los átomos.
Fenómeno de soldadura en frío de nanocables de oro
En el vacío, la superficie del hierro no está bloqueada por moléculas de gas ni películas de óxido, y los átomos de las dos piezas de hierro pueden difundirse libremente. , y eventualmente se formarán enlaces metálicos, por lo que podrán unirse estrechamente. Para metales de tamaño más pequeño, es más probable que se produzca soldadura en frío. Los científicos han descubierto que los nanocables de oro monocristalinos ultrafinos con un diámetro de menos de 10 nanómetros se pueden soldar en frío en unos pocos segundos con una presión muy baja.
Debido al fenómeno de la soldadura en frío, las naves espaciales que operan en el espacio han experimentado fallos. Un ejemplo más representativo es la sonda Galileo Júpiter de la NASA. En ese momento, la antena principal de Galileo no se desplegó normalmente debido a que el marco metálico de la antena y otros componentes metálicos estaban soldados en frío.