鐵粉發(fā)熱包（常見于自熱食品、暖手寶等）的發(fā)熱原理本質(zhì)上是鐵的氧化反應(yīng)（生銹），這是一個(gè)放熱過(guò)程。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的配方和結(jié)構(gòu)，將這一緩慢的自然過(guò)程大幅加速并集中釋放熱量。其原理和關(guān)鍵要素如下：
1. 反應(yīng)：鐵的氧化
* 主要反應(yīng)物：鐵粉（Fe） （細(xì)粉末，提供巨大的反應(yīng)表面積）。
* 氧化劑：氧氣（O?） （來(lái)自空氣）。
* 反應(yīng)方程式：`4Fe + 3O? → 2Fe?O?` （生成三氧化二鐵，即鐵銹） + 熱量。
* 這是典型的放熱反應(yīng)。鐵粉越細(xì)，與氧氣的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，產(chǎn)熱越集中猛烈。
2. 加速與增效的關(guān)鍵組分：
* 水（H?O）：通常以無(wú)紡布包裹或預(yù)先加入少量水。水的作用至關(guān)重要：
* 電解質(zhì)作用：溶解配方中的鹽形成離子，顯著提高體系的導(dǎo)電性。
* 形成原電池：水與鐵粉、活性炭等接觸，形成無(wú)數(shù)微小原電池，加速鐵的氧化（電化學(xué)腐蝕）。
* 參與反應(yīng)：在潮濕環(huán)境下，鐵更易發(fā)生氧化反應(yīng)。
* 活性炭（C）：
* 吸附氧氣：巨大的比表面積能快速吸附并富集大量空氣中的氧氣，源源不斷供給鐵粉反應(yīng)。
* 分散作用：防止鐵粉結(jié)塊，保持疏松多孔結(jié)構(gòu)，利于氧氣和水汽滲透擴(kuò)散。
* 形成原電池：與鐵粉接觸，作為陰促進(jìn)電化學(xué)腐蝕。
* 氯化鈉（NaCl，）：
* 電解質(zhì)：溶于水后提供離子（Na?, Cl?），顯著增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，加速電化學(xué)腐蝕過(guò)程，是反應(yīng)速率的關(guān)鍵催化劑。
* 降低水的冰點(diǎn)：在低溫環(huán)境下也能保證液態(tài)水存在。
* 蛭石：
* 保溫儲(chǔ)熱：具有優(yōu)異的吸水性、保水性和隔熱性。它能吸收部分反應(yīng)產(chǎn)生的水蒸氣（或配方中的水），儲(chǔ)存熱量并緩慢釋放，同時(shí)其疏松結(jié)構(gòu)起到保溫層作用，防止熱量瞬間散失過(guò)快，延長(zhǎng)發(fā)熱時(shí)間，使溫度更均勻持久。
* 物理支撐：防止內(nèi)容物在運(yùn)輸中壓實(shí)，保持透氣性。
3. 反應(yīng)啟動(dòng)與過(guò)程：
* 當(dāng)用戶撕開發(fā)熱包外層（通常為不透氣的塑料膜），將發(fā)熱包放入自熱食品盒底或暖手寶內(nèi)膽中，加入冷水。
* 水迅速滲透無(wú)紡布，浸濕內(nèi)容物（鐵粉、活性炭、鹽、蛭石等）。
* 鹽溶解形成電解質(zhì)溶液。
* 活性炭吸附大量空氣（氧氣）并分散在體系中。
* 鐵粉在電解質(zhì)溶液環(huán)境中，與活性炭形成無(wú)數(shù)微小原電池，同時(shí)活性炭富集的氧氣直接參與氧化反應(yīng)。
* 鐵粉被迅速氧化成氧化鐵（鐵銹），并釋放出大量熱量（反應(yīng)焓變）。
* 蛭石吸收部分水汽和熱量，延緩熱量散失，維持較長(zhǎng)時(shí)間的溫?zé)釥顟B(tài)。
* 反應(yīng)產(chǎn)生的氣體（主要是氫氣 H?，在電化學(xué)腐蝕的陽(yáng)反應(yīng) `Fe → Fe2? + 2e?` 和陰反應(yīng) `2H?O + 2e? → H? + 2OH?` 中產(chǎn)生）和水蒸氣通過(guò)透氣無(wú)紡布緩慢排出。
總結(jié)： 鐵粉發(fā)熱包的是利用鐵氧化生銹的放熱本質(zhì)，通過(guò)使用細(xì)鐵粉提供巨大反應(yīng)面積，活性炭富集氧氣，和水形成高導(dǎo)電電解質(zhì)溶液加速電化學(xué)腐蝕，蛭石保溫儲(chǔ)熱延長(zhǎng)時(shí)效，終將緩慢的生銹過(guò)程轉(zhuǎn)化為快速、可控、持久的集中發(fā)熱。其溫度可達(dá)90°C以上，并可持續(xù)數(shù)十分鐘至數(shù)小時(shí)。
