金屬 / 溶液界面不均一性對金屬腐蝕電極行為的影響是至關重要的，有時甚至可起決定性的作用。傳統(tǒng)電化學方法均是以整個電極為研究對象，以電信號為激勵和檢測手段，通過解釋而獲得有關腐蝕電極過程間接、統(tǒng)計和面積平均的研究信息。因此難以實現(xiàn)對表面不同位置的腐蝕電化學特性的定域或掃描測量 , 也不能獲得有關微區(qū)形貌結(jié)構(gòu)和化學微環(huán)境信息 ,從而限制了對許多復雜腐蝕電化學體系的深入研究。發(fā)展具有空間分辨度的腐蝕電化學新技術，研究金屬表面或金屬/溶液界面的電化學不均一性，探明腐蝕電化學過程的定域效應及動力學規(guī)律，有利于深入揭示復雜電化學體系的本質(zhì)和機制，推進電化學科學進入空間分辨和分子水平的研究，已成為當前國際上一個最重要研究熱點和趨勢。

腐蝕過程界面電場及掃描微探針測量原理

    隨著科學技術的進步 , 已發(fā)展了不少具有空間分辨的譜學顯微技術 ,為金屬局部腐蝕的深入研究提供了強有力的工具。非現(xiàn)場空間分辨的譜學技術主要有掃描電鏡、X- 射線能量色散分析、掃描 Auger 能譜、場離子顯微鏡、原子探針及質(zhì)子探針等，通常要求樣品必須在高真空條件下測量 , 因此難以研究局部腐蝕的動態(tài)過程。 現(xiàn)場空間分辨的譜學技術 , 如掃描探針顯微鏡、掃描 Raman 光譜及掃描紅外光譜等 , 可在電化學現(xiàn)場測量腐蝕電極表面空間形貌、化學物種、形態(tài)及其取向分布等 , 從原子或分子水平研究局部腐蝕的動態(tài)過程。現(xiàn)場空間分辨譜學技術還有掃描探針顯微技術 （SPM） 主要包括掃描隧道顯微鏡 （STM） 和原子力顯微鏡 （AFM）、掃描橢圓術、掃描光電流譜、掃描 Kelvin 探針、掃描電化學顯微鏡（SECM）及掃描微電極技術等 , 可直接研究腐蝕過程表面鈍化膜光電特性分布、電化學不均一性及局部腐蝕行為。

    為了從高空間分辨水平認識組分—結(jié)構(gòu)—化學活性之間的綜合信息的相互關聯(lián)，國際上已開始探索研制各種原位探針的聯(lián)用技術，試圖同時測量微區(qū)形貌結(jié)構(gòu)、化學組分及腐蝕電化學特性，這些極具創(chuàng)新性的復合型掃描微探針聯(lián)用技術的研究在國際上雖然還只是剛剛起步，但已受到國際間極大的興趣和重視。

    掃描微電極技術（SMET）是通過測量金屬 / 溶液界面電場分布直接原位檢測金屬表面或金屬 / 溶液界面的電化學不均一性 , 指示腐蝕電極表面二維方向的微區(qū)電化學活性點位置和活性大小，跟蹤活性點變化過程及影響因素。掃描微電極技術可用于研究多種形式的局部腐蝕，如點腐蝕的發(fā)生、發(fā)展過程機理，縫隙腐蝕的消長，應力腐蝕開裂的前驅(qū)電位效應，焊縫腐蝕行為，緩蝕機理及材料耐局部腐蝕的評測等。 近年來發(fā)展復合型掃描微電極探針，譬如 SMET/SPM 復合探針、多功能掃描微參比電極、復合型掃描微 Cl - 電極、復合型掃描微 pH 電極等，可獲得原位測量金屬 / 溶液界面有關局部腐蝕過程的局部區(qū)域的微觀形貌、腐蝕電化學活性、微區(qū)化學環(huán)境等更多重要信息的二維分布 , 進而可擴展研究體系，同時還可大幅度提高測量分辨度，有利于直接跟蹤金屬 / 溶液界面微化學環(huán)境的不均一性及其與材料表面局部腐蝕破壞過程的內(nèi)在關系 , 綜合研究金屬局部腐蝕破壞過程機理。

    作者簡介

    林昌健，教授，師從著名電化學家田昭武院士，長期從事腐蝕電化學及測試方法，腐蝕與防護，能源/環(huán)境材料、生物材料電化學研究，是我國腐蝕電化學和材料電化學研究領域的知名專家和學術帶頭人，中國培養(yǎng)的第一位電化學博士、留美博士后、國務院特殊津貼專家（1992）、國家杰出青年科學基金獲得者（1995）、中國電化學杰出貢獻獎獲得者（2013）、中國腐蝕電化學及測試方法杰出成就獎獲得者（2014）、廈門市科技重大貢獻獎獲得者（2013）、被國家教委，國務院學位委員會授予“作出突出貢獻中國博士學位獲得者”榮譽稱號。現(xiàn)任廈門大學特聘教授、福建省化學會理事長、中國腐蝕與防護學會副理事長、中國生物材料學會理事。他長期致力于科研教學和社會服務，在腐蝕電化學、材料電化學及生物材料等領域取得一系列高水平科技成果：已主持/完成50余項國家級和省部級科研課題，承擔企業(yè)技術研發(fā)課題15項；在EES、Adv.Mater.、 JACS、Nano Lett.、CorrSci、EA等國內(nèi)外刊物發(fā)表學術論文450余篇并已被引用上萬次；申請發(fā)明專利60余項，已授權(quán)40項，并有12余項發(fā)明專利實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，推動了科技和經(jīng)濟發(fā)展。已獲教育部、福建省及軍隊科技獎11余項，培養(yǎng)博士生和碩士生100多名，已在科技創(chuàng)新和推動發(fā)展相結(jié)合方面取得顯著業(yè)績。

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責任編輯：殷鵬飛

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