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(guān)重要的，有時甚至可起決定性的作用。傳統(tǒng)電化學(xué)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(guān)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(xué)特性的定域或掃描測量 , 也不能獲得有關(guān)微區(qū)形貌結(jié)構(gòu)和化學(xué)微環(huán)境信息 ,從而限制了對許多復(fù)雜腐蝕電化學(xué)體系的深入研究。發(fā)展具有空間分辨度的腐蝕電化學(xué)新技術(shù)，研究金屬表面或金屬/溶液界面的電化學(xué)不均一性，探明腐蝕電化學(xué)過程的定域效應(yīng)及動力學(xué)規(guī)律，有利于深入揭示復(fù)雜電化學(xué)體系的本質(zhì)和機(jī)制，推進(jìn)電化學(xué)科學(xué)進(jìn)入空間分辨和分子水平的研究，已成為當(dāng)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(xué)技術(shù)的進(jìn)步 , 已發(fā)展了不少具有空間分辨的譜學(xué)顯微技術(shù) ,為金屬局部腐蝕的深入研究提供了強(qiáng)有力的工具。非現(xiàn)場空間分辨的譜學(xué)技術(shù)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(xué)技術(shù) , 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(xué)現(xiàn)場測量腐蝕電極表面空間形貌、化學(xué)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(xué)技術(shù)還有掃描探針顯微技術(shù) （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(shù)、掃描光電流譜、掃描 Kelvin 探針、掃描電化學(xué)顯微鏡（SECM）及掃描微電極技術(shù)等 , 可直接研究腐蝕過程表面鈍化膜光電特性分布、電化學(xué)不均一性及局部腐蝕行為。

    為了從高空間分辨水平認(rèn)識組分—結(jié)構(gòu)—化學(xué)活性之間的綜合信息的相互關(guān)聯(lián)，國際上已開始探索研制各種原位探針的聯(lián)用技術(shù)，試圖同時測量微區(qū)形貌結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分及腐蝕電化學(xué)特性，這些極具創(chuàng)新性的復(fù)合型掃描微探針聯(lián)用技術(shù)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(shù)（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(xué)不均一性 , 指示腐蝕電極表面二維方向的微區(qū)電化學(xué)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(shù)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(jī)理，縫隙腐蝕的消長，應(yīng)力腐蝕開裂的前驅(qū)電位效應(yīng)，焊縫腐蝕行為，緩蝕機(jī)理及材料耐局部腐蝕的評測等。 近年來發(fā)展復(fù)合型掃描微電極探針，譬如 SMET/SPM 復(fù)合探針、多功能掃描微參比電極、復(fù)合型掃描微 Cl - 電極、復(fù)合型掃描微 pH 電極等，可獲得原位測量金屬 / 溶液界面有關(guān)局部腐蝕過程的局部區(qū)域的微觀形貌、腐蝕電化學(xué)活性、微區(qū)化學(xué)環(huán)境等更多重要信息的二維分布 , 進(jìn)而可擴(kuò)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(xué)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(guān)系 , 綜合研究金屬局部腐蝕破壞過程機(jī)理。

    作者簡介

    林昌健，教授，師從著名電化學(xué)家田昭武院士，長期從事腐蝕電化學(xué)及測試方法，腐蝕與防護(hù)，能源/環(huán)境材料、生物材料電化學(xué)研究，是我國腐蝕電化學(xué)和材料電化學(xué)研究領(lǐng)域的知名專家和學(xué)術(shù)帶頭人，中國培養(yǎng)的第一位電化學(xué)博士、留美博士后、國務(wù)院特殊津貼專家（1992）、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者（1995）、中國電化學(xué)杰出貢獻(xiàn)獎獲得者（2013）、中國腐蝕電化學(xué)及測試方法杰出成就獎獲得者（2014）、廈門市科技重大貢獻(xiàn)獎獲得者（2013）、被國家教委，國務(wù)院學(xué)位委員會授予“作出突出貢獻(xiàn)中國博士學(xué)位獲得者”榮譽(yù)稱號。現(xiàn)任廈門大學(xué)特聘教授、福建省化學(xué)會理事長、中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會副理事長、中國生物材料學(xué)會理事。他長期致力于科研教學(xué)和社會服務(wù)，在腐蝕電化學(xué)、材料電化學(xué)及生物材料等領(lǐng)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(dān)企業(yè)技術(shù)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(xué)術(shù)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(jì)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。