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鐵船的防鏽~藤壺與鐵船生鏽有什麼關係?

為什麼在鐵船上鍍銅,鐵船會加速生鏽?為什麼有銅~藤壺還能附著?

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2019-10-24 12:37:23 最後編修
2017-01-24 22:01:24 By zfang
 

一月初和同事至七股海邊遊玩,除了在內海搭船之外,也享用蚵仔,而且是現場火烤帶殼牡蠣,略帶腥味肥美的蚵仔,真是好吃~美食當前哪裡還記得膽固醇與節制,吃了一個、二個….


師父原先烘烤的已經被掃盡,於是又進行第二輪燒烤。

發現剝開蚵仔時,蚵殼外有一些小海洋生物附著,其中長的像小火山口的是藤壺,被烤熟後只露出一點點爪子。


七股吃到的美味牡蠣上,有像火山口的藤壺。


還有一些像是貝殼,是淡菜(孔雀蛤)?還是另一類的藤壺?由燒過的外殼不容易再辨識。


也有一些介殼類生物附著~一併被烤熟!

藤壺雖然有殼但不是軟體動物,其實牠和螃蟹是親戚,除了我們熟悉的火山錐形的笠藤壺之外,也有像貝殼的鵝頸藤壺。牠們屬於甲殼動物的蔓腳亞綱(Cirripedia),包括了有柄的『茗荷類』、無柄的『藤壺類』等,體外有石灰質的殼板包覆著。

我開始對蚵殼拍起相片,小相機拍不出想要的『細節』,拍了好久~『怎麼不吃了,在拍什麼?第二輪已經結束……』還好,師父聽見我心裡的聲音(其實是肚裡的聲音),加碼~再來個第三輪!為應付這群食客,只用炭火太慢,他甚至拿出火燄噴槍,上下一起加熱,火力全開才夠力!

看著滿地蚵殼,我們這一群呀~戰力無窮!忙著吃~後來卻忘了再繼續拍照,我的小相機裡就只拍了這幾張,而同事的相機裡卻記錄著某z姓女老師的吃相!

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藤壺常形成密集的群落,尤其是火山錐形的藤壺,底面積大且殼板堅實,因此附生的數量、面積及位置都多。對人類而言,藤壺是一種『污損生物』,增加船體重量、影響船速、消耗油量,每年得花大把金錢清除與預防。

在一堂國三理化課中出了這道題目:『已知木船鍍銅皮~可以有效防止藤壺附著;為何改成鐵船鍍上銅皮,仍然會有藤壺附著,而且鐵殼反而生鏽?』這是生物與理化的整合復習!

木製船隻常會因為藤壺附生,增加摩擦力使船速變慢,所以如何防止藤壺附著是一門重要課題,木船時代就開始展開研究,科學家發現,在木船外加一層銅板,因為銅板的『表面光滑』,可以讓藤壺不容易附著。但是後來有了鐵殼船,雖然鐵片一樣光滑,在船底卻一樣附滿海洋生物~顯然原因不是在於『光滑』!

工程師於是又在鐵船底鋪一層銅片。但,問題來了!不僅海洋生物照樣附著在銅片上,而船也開始生鏽……情況不僅沒好轉,反而更糟!

『銅為何能防止藤壺附生?』銅與海水接觸會形成銅離子,銅離子的毒性可以抑制海洋生物或薻類生長,游泳池的水看起來藍藍的,也是因為添加銅離子,使黏滑滑的藻類不會附著在池子裡。

『為什麼在鐵船上鍍銅,鐵船會加速生鏽?』鐵的活性大於銅,這時鐵比銅容易放出電子形成亞鐵離子,於是鐵生鏽了,避免這樣的情況,只要在鐵與銅之間加些絕緣物就OK。

『為什麼有銅~藤壺還能附著?』在反應中Fe + Cu2+ --> Fe2+ + Cu,銅離子接受電子還原成銅,當亞鐵離子多銅離子少,海洋生物不怕自然就跑上來了!

回頭看學生的答案,不少同學有想到鐵與銅的競爭,也提到『變成銅鐵電池,鐵易放出電子,加速生鏽。』還算欣慰。只是也出現讓我傻眼的答案:『藤壺有爪子,會把鐵船表面的銅抓壞,讓鐵與空氣接觸產生更大的洞,藤壺就更易爬上去了……』

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『現代的船隻如何防止藤壺呢?』在水中為要防止海洋生物的附生,在下水以前必須塗上含銅離子的抗生漆(銅基抗生漆)。抗生漆大都會在水中以一定的速率溶解出銅離子,使水中生物不敢接近船舶,或使附生的生物,中毒死亡而脫落…..不過這些抗生漆也會污染水域,而受到海洋環保注意!

於是自然生物排斥法就出了:『引用霉菌酵素混入親水性或濕性塗料中,塗上船舶體表讓它生長一層薄薄的黴菌,使這種塗料具有阻止藤壺附著的作用。』或是讓船變成不沾的外殼塗上『溜滑漆』,使用矽酮或鐵氟龍(聚四氟乙烯)塗料,讓船身表面保持清潔光亮而滑溜溜,使水中生物不易附著,即使附著了也會因船舶的高速航行,被高速水流沖刷清淨。不過,藤壺會分泌黏液附著,附著力特別強,是頑固的不速之客。

想要抵制就得了解牠,科學家發現藤壺不喜愛平滑面突出短纖毛的表面,於是在平滑面植上一定長度密度的短纖毛--碳纖維、耐龍纖維及聚乙烯纖維,用『毫毛法』防止藤壺附生!

由於藤壺具有超級的附著力及堅強的生命力,除不盡防不完,就像家中的蟑螂…藤壺應該可以稱為『海洋中的小強』吧~

這場人與『小強』的戰爭,不管在陸地上還是海洋中,恐怕還得繼續下去!

 

綜合參考資料:船舶體表對抗藤壺面面觀  張益國;無所不粘的藤壺 (上) (下);『 蘇 老師化學五四三』天下出版。

 

附帶一提,一塊錢的主成份是銅,將一元硬幣放在水槽濾網與拋棄型濾網之間,可以消臭抑菌!重金屬會抑制生物成長造成環境污染~所以平常在實驗室要排除銅離子前,要加鐵先處理,將銅離子還原成銅。

 

分類:科學五四三 2010/03/20 07:32

2017補充:老實說,這樣放的一元不太管用,濾籃用牙刷刷去黏滑物,或用漂白水浸泡一下,效果較佳。

END

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