降服雷电的利器

降服雷电的利器

老天爷总喜欢开人类承受不起的“玩笑”，2004年12月南亚和东南亚国家发生强烈地震和海啸，造成成千上万人死亡，不少著名的旅游胜地转眼间从天堂沦为人间地狱，一时哀鸿遍野，老百姓家破人亡，流离失所。在人类发展的历史过程中，天灾就像一把利剑悬在头顶，随时都可能给人类带来灭顶之灾。地震和海啸的灾难使人们更加清醒地认识到了自然界的威力与可怕。地震和海啸这类毁灭性的灾难事故引起了全球的高度重视，而在平常的生活中，一些不易引起人们注意的天气事故也时常威胁着人类的生命和财产安全。比如说雷电事故，据我国气象领域权威机构调研，我国每年因雷电事故造成的伤亡人数达千人之多，经济损失高达近百亿元。现代社会的发展一日千里，雷电事故直接影响着计算机网络系统、建筑、电信、航空航天、电力、石油化工、消防和交通等与人类生活息息相关领域的安全，雷电灾害被国际电工委员会（IEC）称为“电子化时代的一大公害”。因此，需要寻求科学的方法来尽量避免雷电灾害带来的损失，人们对防雷技术的需求日益迫切。

在防雷减灾工作上，金属材料占有一定的地位，有机和无机非金属材料在防雷上也发挥着十分重要的作用。我们通常见到的建筑物顶上的避雷针，就是一种耐腐蚀、导电率高的不锈钢材料。避雷针是针状金属物，用粗导线与埋在地下的金属板相连，以保持与大地的良好接触。当带电云层接近时，大地中的异种电荷被吸引到避雷针的尖端，由尖端放电释放到空气中，与云层中的电荷中和，达到避雷的目的，从而能保护建筑物免遭雷击损坏。

大地中的异种电荷能否被有效地吸引到避雷针的尖端，是十分关键的，金属接地极与土壤之间的接触电阻，及接地极周围土壤的状况，关系到防雷与接地保护的效果。在土壤电阻率较小的区域，要降低接地电阻是比较容易的，但在高山岩石区和土壤电阻率较高的其他区域，需要往土地中填充降阻剂，使接地电阻降到一定的范围，一般要求接地电阻在0．5～10欧姆之间。目前，降阻剂有很多品种，从性质上分，有化学降阻剂和物理降阻剂两类，但广泛使用的是化学降阻剂模式。化学降阻剂的共同特点主要是以Cl^－、SO^2－₄、NO－₃与碱性金属构成的电解质盐类为导电物，如KCl、Na₂SO₄等。化学降阻剂与土壤结合而形成的胶凝物凝固后，紧密附着在接地极金属板表面，可防止空气中的氧渗透而减缓对金属的腐蚀。化学降阻剂只有在有水时电离出带电离子，才能成为导电主体。化学降阻剂电解质的浓度越高、或电离度越大，电阻率就越低，降阻性也越好，但这时电离出来的阴离子对金属的腐蚀也越严重。季节性的地下水起落，使得电解质流失，尤其是当无水时，电解质结晶或低温结晶．电阻率会升高而失去降阻能力，这些缺点对接地降阻将会产生不利影响，从而限制了化学降阻剂的应用。物理降阻剂由非电解质导电材料组成．其导电性不易受周围环境的影响。如用强导电的碳素粉末作导电材料，其导电性不受酸、碱、盐，高、低温，干、湿度所限。因碳素导电物不溶于水，与金属也不发生反应，与土壤有限渗混，凝固后不因地下水位下降、天气干旱、雨水季节而流失，因此性能更稳定，寿命更长。值得一提的是，有一种含有稀土元素的防雷降阻剂在环保上具有与日俱增的优势，它不会对土地产生污染，素有“绿色防雷降阻剂”之称。稀土材料被看作是“21世纪发掘新功能材料的宝库”，稀土资源在我国具有绝对的优势，地球上已知稀土矿藏的2／3在中国，它在气象产业这一新领域的应用，对发展稀土工业、开拓稀土功能也是一大促进。

自然灾害虽然可怕，但是人类可以借用科学技术来保护自己，尽可能地将灾害造成的损失降到最低限度。