资讯中心

数据共享

试验资源

信息资源

防护技术

Nick Birbilis教授:携手共进 引领全球材料防腐科技腾飞

2017-06-12 10:14:38
作者:王元
来源:中国腐蚀与防护网

“千里之堤,溃于蚁穴。”有时,材料一点小瑕疵都可能造成装备停车停产、工程的损毁甚至人员伤亡等严重后果。一直以来,腐蚀是一个世界性的难题,腐蚀就像“材料和设施的癌症”伴随着国家经济建设的始终。据估算,全球范围内每年腐蚀造成的直接经济总计超过2.5万亿美元。

     “千里之堤,溃于蚁穴。”有时,材料一点小瑕疵都可能造成装备停车停产、工程的损毁甚至人员伤亡等严重后果。一直以来,腐蚀是一个世界性的难题,腐蚀就像“材料和设施的癌症”伴随着国家经济建设的始终。据估算,全球范围内每年腐蚀造成的直接经济总计超过2.5万亿美元。2016年5月30日,施普林格。自然(Springer Nature)旗下的自然出版集团与中国腐蚀与防护学会(CSCP)达成协议,双方将合作出版npj Materials Degradation (《npj-材料腐蚀》),以帮助应对这一全球性的问题。该期刊是材料腐蚀与降解研究领域第一个高端的开放获取期刊,覆盖范围较广,涵盖了金属与非金属材料。

 

    近日,记者有幸采访到了该期刊的主编Nick Birbilis教授,Nick Birbilis教授对《npj-材料腐蚀》及未来全球材料腐蚀与防护技术发展趋势等方面作了全面深入的解读。

 

DSC00015.JPG

    澳大利亚莫纳什大学材料科学与工程学院院长、npj Materials Degradation主编Nick Birbilis教授

 

    硕果累累  致力轻金属腐蚀防护研究

  

    教授在腐蚀领域内的主要突出贡献有:(1)在原子尺度上解释了不同腐蚀阶段铝合金细小析出相的微区腐蚀机制;(2)研制出可以定量测定轻质合金微米级尺度合金相腐蚀反应速率等微区腐蚀行为的电化学设备;(3)基于合金元素对镁合金阴极析氢反应的抑制作用,指明了新型“不锈镁合金”的合金设计方向;(4)开创了利用纳米微胶囊使镁合金具有自修复功能化学转化膜技术;(5)开发出具有超高生物活性可降解镁合金的表面处理技术;(6)建立了稀土元素影响镁合金腐蚀行为的数据库,并完善了稀土元素对镁合金抗腐蚀能力的微观作用机制。

 

    迄今,在Acta Materialia, Acta Biomaterialia, Electrochemical Communications, Corrosion Science, Electrochimica Acta, Journal of Electrochemical Soceity, Scripta Materialia等腐蚀和材料领域内的国际顶尖刊物上共计发表320余篇论文,SCI他引共计约9000次,H因子为50。

 

    他先后获得了国际电化学学会 Elecrochimica Acta奖,国际腐蚀工程师协会(NACE International)H.H. Uhlig奖、会士(Fellow)、中国科学院“李薰研究奖”和最佳论文奖。作为第一位澳洲腐蚀专家,担任腐蚀和电化学领域内顶级杂志Corrosion和Electrochimica Acta的编委,多次受邀担任腐蚀相关国际会议的国际会议委员会委员,并在Gordon Research Conference, Meeting of the Electrochemical Society 和International Society of Electrochemistry等国际会议上担任过主席及副主席。

 

    完美定位  服务腐蚀科研共同体需求

 

    随着经济的发展和社会的变迁,材料及设备的腐蚀与防护越发具有急迫性和挑战性。人类活动空间的延伸使得越来越多诸如深海、空间、辐照、人体等极端复杂条件的腐蚀问题都亟待解决。

 

    如何让越来越多的人了解腐蚀的危害、重视腐蚀、实施有效控制、大幅减少腐蚀损失等,是本领域从业人员的本质工作,提高在其他领域对腐蚀的认知也应是腐蚀与防护学科的终极目的,同时也是一个挑战。

 

    Nick Birbilis教授表示非常感激有机会来讨论这个问题,尤其是特别感谢中国腐蚀与防护学会开展相关的工作。我们应从三个层面上来认知和防控腐蚀:技术层面、非技术层面、国家立法层面。首先,应重视基础研究,推进和创新腐蚀控制技术;再者,增强社会大众对腐蚀控制重要性的认知,培养各层次的专业人才;最后,要全面建立相关的政策、法规、管理规范。

 

    Nick Birbilis教授说,据他了解中国腐蚀与防护学会是材料腐蚀与防护领域非常重要的驱动力,自该学会成立以来一直进行着相关方面的工作。固然,与材料腐蚀问题作对抗是一个长久的挑战,且这个挑战并不会随着时间的流逝而消失,中国腐蚀与防护学会无论在技术创新方面,还是科学研究层面上,都承担了非常重大的责任,并取得了诸多成果,在防腐蚀领域是一个具有很强科技实力和影响力的组织。施普林格。自然(Springer Nature)旗下的自然出版集团已与中国腐蚀与防护学会合作创办npj Materials Degradation 期刊是明智之选,也是符合时宜,可堪称“天作之合”。

 

DSC00009.JPG

    北京科技大学张达威教授、Nick Birbilis教授、北京科技大学乔利杰教授、中国腐蚀防护学会秘书长 北京科技大学李晓刚教授

 

    npj Materials Degradation聚焦环境因素对材料的性能所带来的不良影响,主要用于发表这方面的最佳科研成果。这是一个与工业领域有着巨大相关性话题的国际性核心期刊,涉及海洋、能源、航空航天等诸多行业,同时,这些话题在基础研究领域也非常引人关注。因此,该刊将聚焦应用研究成果,如不同环境下的防护新方法,以及基础研究成果,如原子层面上腐蚀发生的基础机制,还有介乎两者之间的各类研究。这些课题在材料科学领域都十分具有挑战性,所以它亟需高水准的平台来评审和传播该学科领域的优秀论文。

 

    Nick Birbilis教授强调,他对该刊的愿望是使之发展成为发表与材料失效与腐蚀相关的第一流学术期刊,并涵盖金属、非金属等各类材料。并且自然科研(Nature Research)在发表材料科学领域最佳论文方面积累了丰富的专业能力,该刊的推出对此也是一个十分有力的补充。因此,他认为该刊的推出对于自然科研而言是十分适宜的。

 

    另外,该刊是开放获取的,也就是说其内容可供所有人免费获取。毋庸置疑,因为不论是学术界、产业界,还是政府部门的政策制定者这些方方面面的人中有许多人并非在学术资源丰富的的科研院校工作。但他们很可能会对那些有关预防或延迟材料损伤他的应用科研论文大感兴趣,也许他们没有渠道阅读到传统订阅模式的期刊。因此,Nick Birbilis教授相信,相比于其它材料腐蚀期刊,发表在npj Materials Degradation上的科研成果有机会得到更广泛的关注,这将是该刊的一大特色。

 

    正如《自然》杂志执行主编尼克。坎贝尔博士(Nick Campbell)所说,“该刊的推出恰逢其时,因为近年来材料腐蚀与降解研究领域在科研数量、质量和多元化方面都有了极大提升。借助其独特的定位,该刊将成为全球科学家分享相关知识、提高研究效率,以及增加科研成果可见度的一个不可或缺的平台。”

 

    引领业界   力做国际核心期刊之先锋

 

    腐蚀科学在世界范围都是一门十分活跃的学科,每年的4月24日也相应地被定为国际腐蚀日,以引起人们对这一话题的关注和重视。

 

    Nick Birbilis教授说,人们对材料防腐问题重视的同时,还需要有声誉卓著的期刊,来充当高能见度的平台,发表该领域的科研成果,这点至关重要。当然,腐蚀领域一些深获好评的专门期刊业已存在。不过,腐蚀科学在社会和经济上具有重要意义,需要有更多的平台来传播相应的研究成果,npj Materials Degradation在选择论文时十分严格,并锐意引领业界之先,因此有望成为防腐蚀领域首屈一指的期刊。

 

    大家知道,材料腐蚀是一个不断发展的科研课题,而且人们也需要了解环境损害,并找出相应解决方案以避免工业灾害的发生。npj Materials Degradation所关注的材料环境失效与降解,不仅仅是金属材料的环境失效与降解,同时也非常期待和关注陶瓷、高分子等非金属材料的环境失效与降解;寻求一些关于工程结构、工程部件腐蚀或者环境失效的应用研究,同时接收各种各样、不同形式的文章,比如综述类文章、研究类的文章、快讯、观点评论性文章、工业界最新动态性文章;该期刊的突出特点就是它同时代表更广泛的亚太地区的新兴研究方向和热点。

 

    Nick Birbilis教授强调,成功期刊的几要素:首先,期刊必须注重质量,保证其丰满性、公平性和透明性。此外,期刊必须有高质量的编委和审稿人,以确保高效地审稿,有质量地收稿,快速地回馈,更好地服务作者和读者。

 

    他很自豪npj Materials Degradation有一个非常出众的编委会,涵盖地域和性别多样性及广泛的专业方向。npj Materials Degradation将与其他一些腐蚀专业的期刊一起推动相关科学知识在科学家、工程师和政策制定者之间的交流传播,并最终最大程度地减少有可能带来全球影响的灾害事件的发生,减少这些灾害事件对环境、经济和人类健康的影响。

 

    推陈出新   为材料设施安全保驾护航

 

    不容置疑,腐蚀的控制与管理现对世界任何国家都至关重要。世界各国都已做过腐蚀调查,且每一个国家的腐蚀损失都基本占GDP的3%左右,比例惊人。实际上,大部分由腐蚀造成的损失是可以通过有效的腐蚀控制和管理来避免的。然而,腐蚀问题持续不断涌现,这意味着需要从根本上提高广大民众对腐蚀的认知度,使其在不同层面、不同行业的人群当中传播。只有大家意识腐蚀控制的重要性,才能更好去控制腐蚀。

 

    对于金属腐蚀防控,Nick Birbilis教授提出了独特见解。Nick Birbilis教授强调,金属腐蚀防控的最主要方法一直是增加人工屏障来保护基材,例如使用油漆等涂层、牺牲阳极这些典型的方法。这些手段相对便宜和简单,并十分有效。但是,理想的情况应该是从化学和结构角度开发材料,使材料本身具有耐环境侵害的性能,而不是依赖外部的工程体系。不锈钢表面形成的钝化膜就是这方面一个很好的例子,但是提升钝化膜的稳定性,并将之延伸用于新的材料系统就非常具有挑战性。这方面的需求也充分体现在非金属材料上,以上面提及的有关玻璃用作核废料固化体为例,唯一能确保在玻璃中长期固化保存有害材料的方法就是去理解相关的基础科学。外部的工程屏障是使用钢铁或者混凝土层来防止玻璃固化体接触到地下水。

 

    他坚信,金属腐蚀防控最终极解决方案是从原子层面上开始设计制造金属。这极具挑战性,需要基础科研界和产业界的协同合作。由于原子层面上的特性塑造工具所取得的巨大进展,正带来越来越多高水准的研究,由此揭开材料腐蚀的基础机制,他们正逐步向这一目标迈进。他觉得有选择地管理金属特性的基础研究以及工程屏障这两种方法都必不可少,从最大限度上保护材料免受环境侵蚀。

 

    令人兴奋的是npj Materials Degradation会专注于这两种研究方向:一是新材料的稳定性、持久性的问题,另一个是材料在新环境中的稳定性、持久性的问题。

 

    高瞻远瞩   把脉材料防腐科技未来趋势

 

    Nick Birbilis教授作为澳大利亚莫纳什大学材料学院的院长,在镁合金、腐蚀防护、电化学、冶金方面都有很深的造诣,他表示,腐蚀研究不但让人兴奋的事业,而且是一个持续、长久的事业,随着越来越多的材料应用于更加苛刻的服役环境,腐蚀相关的研究即永不停息。他有一个非常大、非常活跃的课题组,目前正在做着非常有趣的几项工作。其中研究3D打印金属和合金及其稳定性和持久性是个让人异常兴奋的新方向,与传统合金相比,3D打印的合金、打印材料、加工的过程是完全不同的。并且他们已经成功地利用3D打印技术,制备了多种基于不锈钢的材料,这些材料目前已在工业界示范应用。

 

    Nick Birbilis教授感慨,毫无疑问,中国学者在防腐蚀领域的研究体量,相比全球整个防腐蚀领域研究体量来说,是非常巨大的。在他看来,目前中国从事腐蚀研究学者数量超过了其他国家所有学者的总和。中国有非常多的大学、研究院所,在不同的省份都在进行相关研究,因此,他认为中国的腐蚀研究的未来是光明的,但同时也面临着挑战。主要的挑战应与体量有关,目前学者众多,难免会有重复的研究,重复是一种资源的浪费,同时这种重复意味着研究质量并不是1+1>2,就说一种协同的,互相却又是孤立的,做出的工作却是重复的。

 

    他希望大家应该多增加相关的交流合作,目前有的单个大学还相关的基础设施来做非常有影响力的研究,可以通过合作研究来相互获取更多的资源,取得更多的成果,这点是非常重要的!应该去激发更多中国学者的研究能力、研究水平,最后形成合力研发的体系,这也是未来的发展方向。

 

    对于材料防腐科技的未来发展趋势,Nick Birbilis教授表示,预测未来总是艰难的,但有三点可以肯定。

 

    一点是新材料的稳定性、持久性的研究。消费品市场和一些国家工程项目从研发到推向市场的周期是越来越短的。很多材料事先并都没有经过完善的性能测试就投入到更为苛刻的应用程序中,或者进入更极端的环境中。这就意味着新材料的耐久性等性能将是科学家和工程师必须努力克服的一个重要挑战。就像之前说的3D打印的金属材料,或者像一些新材料比如高熵合金,这些材料如何钝化,他们的成分和加工工艺如何影响材料的表面膜的形成,是个非常令人感兴趣的研究问题。

 

    另一点是材料在新环境的一些稳定性、持久性的研究。随着技术的进步,我们不断地将现在的材料推向更高的极致,我们同样也需要研究这些材料在极端环境下的持久性。其中包括在航空领域、能源领域甚至大众商品中用到的材料。

 

    第三点是用于研究材料失效和降解的工具和手段在迅速发展。如今,在许多实验室中扫描电镜是常见的,有三维表面分析方法;几乎所有形式的光谱学仪器都便携,如拉曼光谱、XRF、AFM等,因此,我们有能力去研究和创新。相信这些新工具、新方法和原有的工具、方法相组合将会发生新的奇迹,这是件令人兴奋的事情!

 

    Nick Birbilis教授表示,当今材料的失效与腐蚀已成为了非常重要的学科。我们生活在一个资源有限的世界里,随着时间的推移,保护资源远比消费资源重要得多!这也是我们和我们的子孙后代要做的重要事情。

 

    后记:

 

    人生也有涯,而知也无涯!人类的智慧是无限的,无论是美国的挑战者号爆炸,还是全球计算机病毒的升级,从来都不能阻止人类科技的进步。人类在材料防腐科技上的研究发展也应如此,目前全球材料防腐科技方兴未艾,我们坚信,在不久的将来势必会成为一项科技大潮流!

 

    人物简介

 

    Nick Birbilis,男,澳大利亚莫纳什大学材料科学与工程学院院长,在材料腐蚀领域发表了320多篇论文,涉及腐蚀、腐蚀防护、电化学材料科学、冶金、材料特性与设计等多个方向。他荣获过很多大奖,包括被选举为美国腐蚀工程师协会(NACE)会士、中国科学院“李薰研究奖”、NACE H.H. Uhlig Award等。2015年,他被任命为Woodside Innovation主席。

 

更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态,我们网站会不断更新。希望大家一直关注中国腐蚀与防护网http://www.ecorr.org


责任编辑:王元


《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事


投稿联系:编辑部


电话:010-62313558-806


邮箱:fsfhzy666@163.com


中国腐蚀与防护网官方 QQ群:140808414

 

    Nick Birbilis,澳大利亚莫纳什大学材料科学与工程学院院长。一直致力于轻金属材料腐蚀与防护的研究,涉及腐蚀、腐蚀防护、电化学材料科学、冶金、材料特性与设计等多个方向,在该领域是一位极具国际影响力的专家。
 

标签: Nick Birbilis教授, 材料腐蚀, 腐蚀与防护

腐蚀与防护网官方微信

官方微信

新闻 天天有料
分享到: