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师昌绪先生材料腐蚀与防护学科战略思想探讨

2018-04-19 09:53:56
作者:李晓刚
来源:北京科技大学

师昌绪先生是著名材料科学家、战略科学家,中国科学院和中国工程院院士,荣获 2010 年度国家最高科学技术奖,60 年来,他艰苦奋斗,屡克难关,成长为我国高温合金科学的奠基人、金属腐蚀与防护领域的开拓者、世界著名金属学及材料科学大师和战略科学家。耄耋之年的师老曾笑称自己的头发一半是为材料腐蚀与防护而掉的,可见腐蚀与防护学科在师老心中具有很重要的地位。他认为发展我国腐蚀与防护学科要牢牢抓住我国经济发展和国防建设的需求,充分关注国际上学科发展的新理论新动态,在此基础上大力建设和培植有应用背景的、且在世界上有影

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    师昌绪先生是著名材料科学家、战略科学家,中国科学院和中国工程院院士,荣获 2010 年度国家最高科学技术奖,60 年来,他艰苦奋斗,屡克难关,成长为我国高温合金科学的奠基人、金属腐蚀与防护领域的开拓者、世界著名金属学及材料科学大师和战略科学家。耄耋之年的师老曾笑称自己的头发一半是为材料腐蚀与防护而掉的,可见腐蚀与防护学科在师老心中具有很重要的地位。他认为发展我国腐蚀与防护学科要牢牢抓住我国经济发展和国防建设的需求,充分关注国际上学科发展的新理论新动态,在此基础上大力建设和培植有应用背景的、且在世界上有影响力的基础研究,并力图引领基础研究的发展方向。


    笔者于 1991 年考入原中国科学院金属腐蚀与防护研究所,师从于师昌绪先生和柯伟院士攻读博士学位,成为师先生在“腐蚀所”招收的第一位“腐蚀”博士生,后又续做了三年博士后的研究工作,1997 年到北京科技大学工作后,又一直在师先生亲自领导的“全国材料环境腐蚀站网”工作至今,作为他创建的“腐蚀所”和“自然环境腐蚀站网”两个国家级“腐蚀与防护”平台的亲历者和直接受益者,见证了师先生在腐蚀与防护学科上的战略思考与巨大贡献,他在材料腐蚀与防护学科上的战略思想,作为我国腐蚀与防护学科发展的指路明灯,已经产生了重要成效:随着我国制造业规模位列世界第一,近年来学科本身取得了突飞猛进的发展,在基础研究方面综合实力已经名列前茅,发表论文数位列世界第二;腐蚀与防护产业规模位居世界第一;学科的发展和人才培养完全满足了制造业等社会各行业的需要。我国已经成为腐蚀与防护学科大国,以上局面的形成,与师先生的不懈努力,密不可分。


    本文试图在总结师昌绪先生亲自参与材料腐蚀与防护学科主要工作的基础上,对师昌绪腐蚀与防护学科战略思想进行初步探讨。


    一、师昌绪先生在腐蚀与防护学科的亲历亲为

 

    1、早期亲自参加与领导耐蚀材料的开发

 

    师昌绪先生自上世纪 50 年代就开始关注金属材料的腐蚀问题,并亲自参与了很多耐蚀材料的研发工作,他是我国高温合金之父,由于高温合金与耐蚀材料的天然联系,师昌绪先生也是我国耐蚀材料研发的开拓者和奠基人之一。


    高温合金耐蚀钢的研发。上世纪 50年代末,在国际社会封锁而我国 Ni 产量又低的背景下,师昌绪先生提出了开发节 Ni 型耐蚀耐热高强度不锈钢的设想。1958 年,亲自带领的研究团队研制出了完全不含镍的 Cr-Mn-N 无镍不锈钢(简称 A4 钢),不仅打破了国际社会对中国的封锁,还大大降低了制造成本。Cr-Mn-N 无镍不锈钢耐蚀性能优异,在尿素分离塔和盐化工换热分离器等设备上应用效果表明,其服役寿命比传统的 316L 镍铬不锈钢延长十多倍。近年来,通过计算机模拟并采用电磁离心浇注技术,大大提高了产品的成材率,这项技术已在我国许多化肥厂与盐化工企业得到广泛应用。师昌绪先生还在国际上率先系统地研究 Fe-Mn-Al 系富铁角的相图、相转变规律与成分的关系,研制出了抗低温液氢损伤性能优良的 15Mn26Al4 钢,我国 Fe-Mn-Al 系奥氏体钢的提出比国际早了十几年,为我国氢能等工业的发展打下了基础。这些材料的成功研制,不仅解决了当时工业所需,而且迄今为止在石油化工诸多领域广泛应用。


    新型高温合金及其耐热腐蚀研究。高温合金在服役过程中接触到劣质燃油中的硫及空气中碱金属会诱发严重的热腐蚀,因此为了保证高温合金安全服役,一方面要调整合金成分,另一方面还需要进行表面防护。从上世纪 70 年代开始,师昌绪先生带领科研人员在国内率先开展了抗热腐蚀高温合金的研制工作,先后发展了 M38、M38G、DZ38G、DSM11、DD8和DD10系列抗热腐蚀合金。上世纪 70 年代四川发现大油气田,需要用管道东输至上海,中间采用的工业燃气机驱动的增压泵叶片就是采用师昌绪支持开发的耐热腐蚀高温合金 M38。这些成果不仅满足地面燃气轮机的需求,还适用于船舶等装备。这些成果随后通过和哈汽、上汽、东汽三大汽轮机厂等国内大型燃气轮机设计、制造单位的密切合作,在工业燃机和发动机中得到广泛应用,在满足各类发动机的需求中发挥着重要作用,这也为(使)中科院金属所高温合金的抗热腐蚀研究领域处于国内领先地位。


    高温合金的腐蚀疲劳研究。上世纪60 年代,师昌绪先生认为高温合金的性能测试必须包括疲劳性能。因此,他在国内率先建立了低应变疲劳及蠕变疲劳交互作用试验装置及第一台液压伺服低频疲劳机,带动了国内强度研究的发展,为新型高温合金研制、选材及发动机设计提供了理论依据,在此基础上金属所建立了疲劳与断裂国家重点实验室。由于高温合金服役环境属于高温高盐环境,腐蚀疲劳性能就显得尤其重要,师昌绪先生建立的疲劳试验机以及创立的实验室为腐蚀疲劳的研究奠定了重要的基础。


    以上仅仅是师昌绪先生早期在腐蚀与防护学科的亲历亲为参加与领导耐蚀材料开发的事例。


    2、1982年亲自领导组建我国第一个金属腐蚀与防护研究所

 

    1982 年,回国后在科研第一线工作近 30 年的师昌绪先生意识到材料腐蚀是构件与装备主要破坏形式之一,当时统计数据也表明我国每年因腐蚀而造成的 GDP 损失约为 4%,他深刻意识到学科方向的建立对社会经济发展的重要作用和贡献。为发展腐蚀科学,减少腐蚀对国家经济的损失,在十分艰难的情况下,抽调中国科学院在沈阳、长春和上海的腐蚀研究队伍,经过整合设计,在沈阳筹建了中国科学院金属腐蚀与防护研究所,并兼任所长,这是我国第一个腐蚀与防护专业高水平研究平台。


    腐蚀所成立之初,面临学科方向确定、专业人员缺乏、试验设备老化、与国际社会脱节等诸多突出的问题,师昌绪先生果断围绕“金属腐蚀学”为轴线,结合国际腐蚀学科发展趋势和国内经济建设需求为目的,大量招收研究生以解决人员缺乏和断层问题,并利用争取到的联合国开发计划署资助建立的“材料科学与工程培训中心”,开展大规模培训学习工作,还选派出大量青年骨干科研人员出国进修。他提出“腐蚀所应是向全国开放的研究所,要重视环境腐蚀与腐蚀工程”。就是基于这样的思想,使得腐蚀所在科技体制改革科研经费不断减少的情况下,仍然在科研和工程应用上取得了显著的成绩,成为我们国家金属腐蚀科学研究与工程应用的重要基地。腐蚀学科的发展更离不开师先生早年对金属腐蚀研究的奔走呼吁以及其后长达几十年中的不懈坚守。他一生最大的科技成就之一就是为我国腐蚀学科的建立和发展起到了奠基性的作用,包括建立原中国科学院金属腐蚀与防护研究所,该所为我国腐蚀学科发展取到了“领头羊”的作用,培养的大批人才至今是我国乃至世界腐蚀科技领域的中坚力量。


    3、1986年亲自领导“国家材料自然环境腐蚀试验站网”工作

 

    师昌绪先生很早就认为,由于缺乏长期耐腐蚀性数据,使得我国常用材料一直解决不好耐蚀性问题。但是,由于材料腐蚀数据积累具有基础性公益性长期性艰巨性的特点,需要长期坚守并不断投入,这样的工作队科技人员属于吃力不讨好,不能立即出成果的工作,他多年来一直利用自己的声望和特殊身份,呼吁相关管理部门和科研人员重视材料环境腐蚀研究,并数次挽救了几乎陷入困境的全国腐蚀网。


    1958 年,当时的国家科委在全国典型的 24 种土类中建立了 29 个土壤埋藏点,共埋入钢铁、非金属、电缆等 4000多件,为制订材料和产品的有关标准与规范积累数据,这是我国最初的环境腐蚀试验网。后来的“文革”导致这项工作中断了将近 15 年,原有的 29 个点已损失过半。到了 20 世纪 80 年代,我国科技管理体制发生了变化,类似腐蚀试验网这种典型的公益性基础研究工作很难获得经费支持,导致一些网站处于无人管理状态,样品流失,人员失散。


    1986 年,由于国家科技体制改革,国家科委不再管理此类项目,这项工作再度面临搁浅的可能。也正是这一年师昌绪先生被任命为新成立的国家自然科学基金委副主任,作为一位颇具远见的战略科学家,他深刻意识到材料腐蚀数据积累的重要性。为了保证这项对国家材料研发和应用具有重要作用的公益性基础工作进行下去,师昌绪先生开始亲自领导“国家材料自然环境腐蚀试验站网”工作,并将其纳入科学基金重大项目立项,保证了一定的经费和人员投入,维持了腐蚀网站的基本运行。


    到了上世纪 90 年代,受市场化的冲击,基础数据积累这样在短期内见不到经济效益的项目,再次遇到了经费短缺、研究队伍不稳定等严重困难。此时,还是在以师先生为首的老一辈科学家和有关部门的共同努力下,积极采取筹集资金、设立重大项目等措施维护腐蚀网站的正常运转。一直到 2006 年科技部设立了野外网站重大专项,师昌绪先生亲任组长,腐蚀网站的稳定运行才得到一定程度的解决。“全国材料环境腐蚀站网”逐渐壮大,发展成为“国家材料环境腐蚀平台”。目前,新时期的“国家材料环境腐蚀平台”由 30 个国家级的野外台站和 1 个研究中心以及“中国腐蚀与防护网”组成,也是国家科技资源网的重要组成部分。从 2000 年开始,先生一直是“国家材料环境腐蚀平台”专家组的组长,由于先生亲自担任专家组组长,“国家材料环境腐蚀平台”的“地位”立即备升,大家深受鼓舞,尽管野外工作条件恶劣,大家还是累创佳绩,积累了大量环境腐蚀数据,为企业所用,多次受到国家表彰。尽管年事已高,工作繁忙,先生都是亲自主持每年的专家组会议,审议指导“国家材料环境腐蚀平台”的年度工作,并多次深入野外试验现场,查看指导现场工作。2005 年11 月 10 日,先生亲自来到海南的万宁试验站,进行现场实际考察,由于气候原因,先生身感风寒,发起高烧,钟南山院士亲自将先生接到广州,细心调养1 个多月,先生才得以完全康复。


    近年来一系列重大工程,如“三峡工程”、“西气东输”、“南水北调”、“天宫一号”等重大工程,无一不应用到腐蚀网站长达 30 多年的腐蚀数据,充分印证了这项工作的重要性。在基础研究方面,腐蚀网站 2015 年在 Nature 期刊发表了第一篇论文,这是世界华人腐蚀科技工作者第一次在世界顶级科技刊物上发表的论文,系统阐述了腐蚀大数据积累的理论体系,师昌绪先生对腐蚀基础数据积累数十年的执着得到了应有的回报。


    4、2010年材料腐蚀与防护学科的科普工作

 

    师昌绪先生很早就倡导“科学家的责任不光是搞科学,还要搞科普”,正是基于这样的理念,师先生在科研的同时一直热心于科普工作。他说:“防腐蚀是有利国家的大事情,防腐蚀知识的普及十分重要”,他不但长期担任中国腐蚀与防护学会、中国腐蚀与防护网的科普专家,还经常亲自参与各类腐蚀科普讲座。


    2010 年底,中国腐蚀与防护学会计划创办一个科普类的期刊,希望通过这个期刊不仅可以让国家和更多的普通人了解到腐蚀的严重危害,而且可以更好地宣传腐蚀,做好我们国家的腐蚀防护事业。还能够帮助关心防腐事业的人们在腐蚀的宣传指导、传播、交流、合作与学习上起到重要的作用,得到了师先生的大力支持,并亲自题写了刊物的名称《腐蚀防护之友》,为了提高刊物的影响力主动接受期刊杂志社的采访,并作为创刊号的首期封面人物。在师昌绪先生大力支持和推介下,《腐蚀防护之友》期刊得到了许多部门和学者的关注,为腐蚀科学的科普工作做出了巨大的贡献,如今这个期刊已成为腐蚀学科最有名的科普类期刊。


    2011 年初,中国腐蚀与防护学会筹划首届以“关注腐蚀问题 -- 保护人类家园”为主题“世界腐蚀日”宣传活动,为了使得该次活动引起更广泛的关注,达到最好的科普宣传效果,师先生亲自一字一句的修改了“关注腐蚀问题,保护人类家园倡议书”。倡议全民关注腐蚀问题,重视腐蚀问题,用科学的武器应对腐蚀问题。以达到节约资源能源、保护环境、保护地球、保护民众健康、安全生活,促进和谐社会的建立,促进社会可持续发展的目的,修改后还郑重的签了名。在师先生的示范效应下这封倡议书陆续得到 8 位院士的签名,还得到了中国科协领导的高度重视。这次活动得到了新华网等媒体的大力宣传报导,取得了良好的效果。在随后的每年4 月 21 日,全国各地都有从事腐蚀的单位或机构举办“世界腐蚀日”科普宣传活动,这项活动在全国范围内取得了非常好的效果。


    二、师昌绪材料腐蚀与防护学科战略思想初探

 

    “作为一个中国人,就要对中国做出贡献,这是人生的第一要义。”,“基础研究就是要成为世界一流,引领学科发展;应用研究要是对国家无用,就没有存在的必要”,“材料科学既要重视前期的基础研究,更要注重后期的应用研究和工程的全寿命研究”。这是师先生最常说的话,虽然朴实无华,却凝聚着这位学术大师投身科学事业矢志报国的赤子情怀,同时蕴含着先生极其重要的战略学术思想之一:师昌绪材料腐蚀与防护学科战略思想。


    通过对师昌绪先生参加材料腐蚀与防护学科亲历亲为的四个时期主要工作、讲话和文稿等,特别是对整体工作的社会实效分析,可以将师昌绪材料腐蚀与防护学科战略思想归结为以下五方面:


    1、发展材料腐蚀与防护学科的目的是为国民经济建设和国防建设服务

  

    研究的目的是为国家服务,报效国家,这是师昌绪先生整个人生最大追求,是他经历了不同社会后的深刻体会。师先生经历了我国经济建设的几个主要时期,文革前,他就积极投入,亲历亲为参加到国家的经济建设和国防建设中,正是这种亲历亲为的工作感受、当时国家经济落后、社会的贫穷及其对国家的满腔热血使他有了以上认识。对腐蚀与防护学科,师先生的态度是一样的。他深深认识到,从宏观上讲,材料腐蚀与防护学科严重制约了国家经济建设和国防事业的发展,必须发展与经济建设和国防事业相适应的材料腐蚀与防护学科,我国腐蚀与防护学科的发展动力恰恰就是来自于经济建设和国防事业的迫切需要;从微观上讲,发展材料腐蚀研究就是为新型耐蚀材料研发提供正确的评价手段,耐蚀材料水平的高低、使用寿命的长短完全取决于耐蚀评价方法与技术,而耐蚀评价方法与技术则来自于高水平的腐蚀基础研究。师先生经常强调,对国家没有用的东西,没有研究的必要,朴实的语言中,蕴涵了他的战略思想。


    师先生材料腐蚀与防护学科战略思想的第一条是:材料腐蚀与防护研究必须为国家经济发展和国防事业服务。


    2、总体上注重材料腐蚀与防护学科建设的全面性和协调性,实践上倡导研究人员专业化发展

 

    从 1982 年中国科学院金属腐蚀与防护研究所建设初期的总体设计看,具有学科全面性。基础研究的主要方向为腐蚀电化学、高温氧化、力学 - 电化学和自然环境腐蚀;防护技术的主要方向为耐蚀材料、电化学保护、涂料涂装和缓蚀剂。这些方向几乎覆盖了材料腐蚀与防护学科的主要方向和领域,这不仅在当时,就是从 34 年后的今天看来,仍然具有很强的学科完整性,表现在目前世界所有材料腐蚀与防护研究机构中,尚未有任何一家具有这么完整的腐蚀与防护学科的设计与构架。这足以说明,他在进行这一构架设计时所具有的学科战略高度和博大的胸怀。师昌绪先生认为以上四个基础研究方向和四个防护技术方向不仅是自身发展,而且是相互交叉的,正是这种相互交叉相互渗透相互协调,使得材料腐蚀与防护学科具有强劲的发展动力和无限的魅力。这种战略性的高度认识,抓住了材料腐蚀与防护学科的发展规律,为我国材料腐蚀与防护学科的发展指明了前进的方向。


    同时,这种全面性的腐蚀与防护学科建设与材料制备与加工学科有着天然的协调性的设计,师昌绪先生一直强调腐蚀与防护学科的最重要功能之一是为发展新材料服务,在他的晚年,更加重视学科之间的协调性,他甚至觉得我国材料制备水平整体不高,制约高水平装备制造的最重要原因之一就是各环节协调不够,因此建议国家大力加强协同创新。


    在“国家材料环境腐蚀平台”的总体设计上,这种全面性和协调性的思想得到再一次体现和发扬。他不仅对腐蚀数据的科学性权威性提出明确要求,而且更加强调其完整性系统性,具体表现在他要求我国的材料自然环境腐蚀试验站点必须覆盖我国典型的大气、土壤和水环境,投放的试验材料也必须具有基础性代表性和长期性。同时,他强调野外腐蚀试验和室内加速实验的有机协调。


    在实践上,师昌绪先生大力倡导腐蚀与防护科技人员应该长期坚持专业化的发展,他觉得科技人员最忌讳的事情就是在实际研究工作中,东一榔头西一棒子,早三暮四,只有长期坚持专业化的研究,才能产生高水平成果。在每一个重要的研究方向上,都要求研究人员长期坚持专业化研究。截止到目前,形成了在国际上重要影响力的研究方向,例如高温氧化、环境腐蚀、力学化学和腐蚀电化学等。


    师昌绪腐蚀与防护学科战略思想的第二条是:注重材料腐蚀与防护学科建设全面性和协调性,倡导研究人员专业化发展。


    3、倡导对技术和工程发展有重要支撑作用的高水平基础研究

 

    在发展系列化耐蚀材料亲力亲为的实际科研工作中,师昌绪先生深深认识到,耐蚀材料开发的水平与质量,在很大程度上取决于腐蚀评价方法的建立,而高水平腐蚀评价方法的建立,取决于高水平的基础研究,于是,他大力布局腐蚀的基础研究和腐蚀评价方法的建立。例如,他明确规定他直接领导的力学 - 化学研究方向都是针对耐蚀合金开发服务的,建立了系列化的应力腐蚀、腐蚀疲劳和冲刷腐蚀评价方法都是围绕高品质耐蚀材料进行的,在此基础上,再鼓励大家尽量提高基础研究水平,在国际上争伯仲、执牛耳。当知道系列化的耐蚀合金在石油、化工和军工型号中;耐蚀涂层技术在跨海大桥重大工程中获得推广应用,他感到十分高兴,兴奋之情溢于言表,接着鼓励大家继续开展高水平基础研究。


    师昌绪先生在材料腐蚀与防护学科内明确反对没有任何实际应用背景的所谓“高水平”研究,坚决反对为发表论文而写作论文,反对仅仅为单纯的发表论文而开展的基础研究,他明确提出材料腐蚀与防护学科属于应用类型的学科,没有应有价值的研究,是没有必要开展的。


    师昌绪腐蚀与防护学科战略思想的第三条是:倡导对技术和工程发展有重要支撑作用的高水平基础研究

 

    4、腐蚀学科是依赖于数据的学科,材料腐蚀科学数据积累具有公益性基础性长期性战略性的特点

 

    在长期的亲力亲为的实际研究工作中,师先生深深认识到:材料腐蚀学科是严重依赖数据的学科,无论腐蚀机理与规律研究、测试方法确定、工业标准制定,还是腐蚀事故处理,都严重依赖腐蚀数据及其与腐蚀相关的环境数据。例如,我国每年因钢铁大气腐蚀造成的经济损失达上千亿元,开展钢铁材料大气腐蚀数据积累和规律研究对提高其安全性和寿命,减少由此带来的经济损失具有重要意义。我国的钢铁材料大气腐蚀试验研究与世界发达国家相比还存在一定差距,在我国典型大气环境的钢铁材料腐蚀数据不可能依赖于引进发达国家的数据来替代,必须通过自己的长期数据积累和试验研究,才能掌握我国大气环境条件下钢铁材料的腐蚀数据和规律。材料自然环境腐蚀数据积累与规律性研究是跨地区、跨行业、多学科交叉的基础性工作。对材料环境腐蚀数据的迫切需求来自于国家建设部门,特别是重点工程建设中的设计单位对不同地域环境条件下材料腐蚀失效数据的需求;来自于材料生产单位和使用单位,例如钢铁、机械、建筑、水利、石油、化工、交通、通讯等等部门对以上数据的迫切要求;来自于科研单位中重大科研项目需要以上数据作为课题研究的依据和基础;来自于国家进出口贸易中对相关材料环境失效数据的强烈关切;来自于标准制定部门对大量相关数据的要求。因此,材料腐蚀科学数据积累具有公益性基础性长期性战略性的特点。


    师昌绪腐蚀与防护学科战略思想的第四条是:腐蚀学科是依赖于数据的学科,材料腐蚀科学数据积累具有公益性基础性长期性战略性的特点。


    5、材料腐蚀与防护学科长期稳定的国家级平台和高水平“敬业的”人才队伍建设极其重要

 

    “腐蚀所”建设初期,师先生就定下了必须尽快达到“五星级”水平,即:硕士点,博士点,博士后流动站,国家重点实验室,国家工程中心。经过 10年建设,“腐蚀所”就达到了这个“五星级”水平,“腐蚀所”尽管已经归并到中国科学院金属研究所,但是师先生亲自建立的这个国家级的平台,无论是学科全面性协调性,还是基础研究水平和技术开发能力,至今国内外同类平台仍然没有与之相比的。


    “国家材料环境腐蚀平台”具有专业性强的特点,虽然整体无法达到“五星级”水平,但是先生一直注意长期性稳定性建设,尽管野外工作条件艰苦,科研人员甚至全家都必须生活在条件艰苦的高寒、海洋、极地、沙漠等边远地区,在师先生的大力鼓励下,保持了运行的稳定性。


    中国腐蚀与防护学会最近组织了一个调查,对我国腐蚀与防护机构培养的人才在国内外的分布进行了调查与评估发现:“腐蚀所”培养的领军人才最多,工作后改行的最少。分析其原因发现,“腐蚀所”的毕业生都对腐蚀与防护事业具有很强的自豪感和敬畏心,用现任中国腐蚀与防护学会理事长王福会研究员的一句话说:无论走到哪里,永远不变的“腐蚀心”。这与师先生建立平台时,倡导的文化建设密不可分。


    师昌绪腐蚀与防护学科战略思想的第五条是:材料腐蚀与防护学科长期稳定的国家级平台和高水平“敬业的”人才队伍建设极其重要。


    三、师昌绪材料腐蚀与防护学科战略思想对我国腐蚀与防护学科的影响

 

    1949 年后,我国的材料腐蚀理论研究和防护技术的发展,一直得到高度重视,以师昌绪、肖纪美、石声泰、张文奇、曹楚南、左景伊和李铁藩等为代表的一代学者奠定了我国腐蚀与防护学科的基础,他们不仅是一代研究宗师,也是腐蚀与防护学科的教育大师,奠定了我国腐蚀与防护学科教育体系的基础,为我国经济和国防建设做出了巨大贡献。改革开放以后,随着经济的高速增长和工业体系的日渐完备,腐蚀学科理论和各种防护技术得到快速发展,这一时期我国有关腐蚀学科理论研究和各种防护技术工程学科的发展不仅完全可以解决自己出现的各种材料腐蚀问题,而且正逐渐成为世界上该学科的重要组成部分,且焕发出朝气蓬勃的活力。


    近年来,腐蚀与防护学科得到迅速发展,在基础研究方法方面,在腐蚀电化学上,例如微区腐蚀电化学、薄液膜电化学、各尺度尤其是微纳米尺度的腐蚀机理等研究取得了较多原创性成果,表明我国腐蚀科学研究活跃,发展已经进入一个全新的阶段。我国腐蚀与防护基础研究不仅已经成为国际腐蚀与防护研究的重要部分,而且也处于世界领先水平;在防护技术方面,我国各类传统和新型耐蚀材料、缓蚀剂、各类新型涂层与涂料和电化学保护新技术基本突破跟踪期,正在进入发展快车道的起点上,成为推动我国,乃至世界腐蚀与防护学科发展的重要推动力;在腐蚀与防护产业和企业发展方面,发展速度更加惊人!除了各类大中型企业更加重视发展腐蚀与防护技术外,超过万家的民营企业应运而生,从业人员超过300万人,成为我国腐蚀与防护学科的重要生力军。


    这与师昌绪先生提出的发展我国腐蚀与防护学科的目的是为国民经济和国防建设服务的战略思想是一致的。例如,中国科学院金属腐蚀与防护研究所在学科设计上的全面性和协调性思想,为腐蚀与防护学科发展树立了一个典范,其后各行业近百家类似研究机构与平台的建立与发展,都明显带有这个“影子”的特征,到目前为止,该所在学科建设上的总体设计,还是一个很难逾越的丰碑。再如,国家材料环境腐蚀平台目前是世界上最大的跨地区跨部门跨行业的自然环境腐蚀数据积累的综合平台,已经积累了大量的我国大气、土壤和水环境等自然环境中材料腐蚀数据和环境因素数据,完成了全球范围最大规模的腐蚀投样及数据积累工作,建成了我国数据量最大、内容最为丰富的材料腐蚀数据库及共享服务网,获得了系列化的材料在我国大气、土壤和水环境等自然环境中的腐蚀失效机理与规律成果。近期提出了腐蚀大数据原创性概念,结合多年数据积累与数据库建设、建模、模拟仿真、共享和工程应用系列化的工作,提出建立基于物联网的腐蚀学科新模式,这一成果在世界顶级科学期刊《Nature》上得到发表,表明其基础研究水平已处于世界领先地位。积累的大量数据和规律性研究结果在我国航天、航空、石油、化工、海洋工程、电力能源、交通运输、武器装备、基础设施等领域得到广泛应用,耐蚀新材料的研发,无一不用到这些成果和技术,为提升我国防腐工程水平和新材料研发提供了技术支撑。特别值得一提的是,研究成果解决了“天宫一号”发射中的重大腐蚀难题,保证了其按时发射和安全运行。这些成果不仅贴合我国国民经济实际需求,形成了跨行业、跨部门、跨地区的量大面广的实际工程应用,而且已成为国际材料腐蚀学科前沿方向,形成了重要的国际影响力,具有重大科学意义、经济意义和工程应用价值。


    四、结语

 

    目前,我国正处在材料腐蚀研究与防护技术大国向材料腐蚀研究与防护技术强国转变的过程中,师昌绪先生的材料腐蚀与防护战略思想为这一转变做出了突出的贡献。


    国家经济建设和国防事业的需求是发展腐蚀学科的目的,产业与社会发展需求构成了腐蚀与防护学科持续繁荣的强大动力,物理、化学等基础学科的进步构成了腐蚀研究深入发展的科学支撑。材料腐蚀与防护学科具有跨地区跨行业跨部门的特征,社会发展和建设中的各部门和各方面都会涉及到该学科。随着我国经济快速发展和经济活动范围的不断拓展,不断出现了前所未有的材料服役环境(例如高原极端环境、严酷的海洋环境与深海开发、地球深层开采、核电极端环境、航空航天高铁设备面临新环境)。此外,考虑到日益严重的环境污染和中国制造的产品迅速在世界各地服役所面临的各种环境。这些对我国腐蚀与防护学科的确提出了严峻的挑战。师昌绪先生的材料腐蚀与防护战略思想同样可以应用于这一挑战中。


    致谢:本文得到了复旦大学不锈钢腐蚀研究室李劲教授的指导和北京科技大学腐蚀与防护中心程学群研究员的帮助,致以谢忱!

 

标签: 师昌绪, 材料腐蚀与防护, 李晓刚

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