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封面人物 | Nick Birbilis教授：攜手共進引領(lǐng)全球材料防腐科技騰飛

2017-10-25 16:28:00 作者：王元來源：《腐蝕防護之友》分享至：

Nick Birbilis 教授

“千里之堤，潰于蟻穴。”有時，材料一點小瑕疵都可能造成裝備停車停產(chǎn)、工程的損毀甚至人員傷亡等嚴重后果。一直以來，腐蝕是一個世界性的難題，腐蝕就像“材料和設(shè)施的癌癥”伴隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的始終。據(jù)估算，全球范圍內(nèi)每年腐蝕造成的直接經(jīng)濟總計超過2.5 萬億美元。2016 年 5 月 30 日，施普林格 . 自然（Springer Nature）旗下的自然出版集團與中國腐蝕與防護學(xué)會（CSCP）達成協(xié)議，雙方將合作出版 npj Materials Degradation（《npj- 材料腐蝕》），以幫助應(yīng)對這一全球性的問題。該期刊是材料腐蝕與降解研究領(lǐng)域第一個高端的開放獲取期刊，覆蓋范圍較廣，涵蓋了金屬與非金屬材料。

近日，記者有幸采訪到了該期刊的主編 Nick Birbilis 教授，Nick Birbilis 教授對《npj- 材料腐蝕》及未來全球材料腐蝕與防護技術(shù)發(fā)展趨勢等方面作了全面深入的解讀。

碩果累累致力輕金屬腐蝕防護研究

Nick Birbilis，澳大利亞莫納什大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長。一直致力于輕金屬材料腐蝕與防護的研究，涉及腐蝕、腐蝕防護、電化學(xué)材料科學(xué)、冶金、材料特性與設(shè)計等多個方向，在該領(lǐng)域是一位極具國際影響力的專家。

Nick Birbilis 教授在腐蝕領(lǐng)域內(nèi)的主要突出貢獻有：（1）在原子尺度上解釋了不同腐蝕階段鋁合金細小析出相的微區(qū)腐蝕機制；（2）研制出可以定量測定輕質(zhì)合金微米級尺度合金相腐蝕反應(yīng)速率等微區(qū)腐蝕行為的電化學(xué)設(shè)備；（3）基于合金元素對鎂合金陰極析氫反應(yīng)的抑制作用，指明了新型“不銹鎂合金”的合金設(shè)計方向；（4）開創(chuàng)了利用納米微膠囊使鎂合金具有自修復(fù)功能化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)；（5）開發(fā)出具有超高生物活性可降解鎂合金的表面處理技術(shù)；（6）建立了稀土元素影響鎂合金腐蝕行為的數(shù)據(jù)庫，并完善了稀土元素對鎂合金抗腐蝕能力的微觀作用機制。

迄今，他在Acta Materialia,Acta Biomaterialia,Electrochemical Communications,Corrosion Science,ElectrochimicaActa,Journal of Electrochemical Soceity,Scripta Materialia 等腐蝕和材料領(lǐng)域內(nèi)的國際頂尖刊物上共計發(fā)表 320 余篇論文，SCI 他引共計約 9000 次，H 因子為 50。

他先后獲得了國際電化學(xué)學(xué)會 Elecrochimica Acta 獎，國際腐蝕工程師協(xié)會（NACE International）H.H.Uhlig 獎、會士（Fellow）、中國科學(xué)院“李薰研究獎”和最佳論文獎。作為第一位澳洲腐蝕專家，擔任腐蝕和電化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)頂級雜志 Corrosion 和 Electrochimica Acta 的編委，多次受邀擔任腐蝕相關(guān)國際會議的國際會議委員會委員，并在 Gordon Research Conference,Meeting of the ElectrochemicalSociety 和 International Society of Electrochemistry 等國際會議上擔任過主席及副主席。

北京科技大學(xué)張達威教授、Nick Birbilis教授、北京科技大學(xué)喬利杰教授、中國腐蝕防護學(xué)會秘書長北京科技大學(xué)李曉剛教授

完美定位服務(wù)腐蝕科研共同體需求

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的變遷，材料及設(shè)備的腐蝕與防護越發(fā)具有急迫性和挑戰(zhàn)性。人類活動空間的延伸使得越來越多諸如深海、空間、輻照、人體等極端復(fù)雜條件的腐蝕問題都亟待解決。

如何讓越來越多的人了解腐蝕的危害、重視腐蝕、實施有效控制、大幅減少腐蝕損失等，是本領(lǐng)域從業(yè)人員的本質(zhì)工作，提高在其他領(lǐng)域?qū)Ωg的認知也應(yīng)是腐蝕與防護學(xué)科的終極目的，同時也是一個挑戰(zhàn)。

Nick Birbilis 教授表示非常感激有機會來討論這個問題，尤其是特別感謝中國腐蝕與防護學(xué)會開展相關(guān)的工作 , 應(yīng)從三個層面上來認知和防控腐蝕：技術(shù)層面、非技術(shù)層面、國家立法層面。首先，應(yīng)重視基礎(chǔ)研究，推進和創(chuàng)新腐蝕控制技術(shù)；再者，增強社會大眾對腐蝕控制重要性的認知，培養(yǎng)各層次的專業(yè)人才；最后，要全面建立相關(guān)的政策、法規(guī)、管理規(guī)范。

Nick Birbilis 教授說，據(jù)他了解中國腐蝕與防護學(xué)會是材料腐蝕與防護領(lǐng)域非常重要的驅(qū)動力，自該學(xué)會成立以來一直進行著相關(guān)方面的工作。固然，與材料腐蝕問題作對抗是一個長久的挑戰(zhàn)，且這個挑戰(zhàn)并不會隨著時間的流逝而消失，中國腐蝕與防護學(xué)會無論在技術(shù)創(chuàng)新方面，還是科學(xué)研究層面上，都承擔了非常重大的責(zé)任，并取得了諸多成果，在防腐蝕領(lǐng)域是一個具有很強科技實力和影響力的組織。施普林格 . 自然（Springer Nature）旗下的自然出版集團已與中國腐蝕與防護學(xué)會合作創(chuàng)辦npj Materials Degradation 期刊是明智之選，也是符合時宜，可堪稱“天作之合”。

npj Materials Degradation 聚焦環(huán)境因素對材料的性能所帶來的不良影響，主要用于發(fā)表這方面的最佳科研成果。這是一個與工業(yè)領(lǐng)域有著巨大相關(guān)性話題的國際性核心期刊，涉及海洋、能源、航空航天等諸多行業(yè)，同時，這些話題在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域也非常引人關(guān)注。因此，該刊將聚焦應(yīng)用研究成果，如不同環(huán)境下的防護新方法，以及基礎(chǔ)研究成果，如原子層面上腐蝕發(fā)生的基礎(chǔ)機制，還有介乎兩者之間的各類研究。這些課題在材料科學(xué)領(lǐng)域都十分具有挑戰(zhàn)性，所以它亟需高水準的平臺來評審和傳播該學(xué)科領(lǐng)域的優(yōu)秀論文。

Nick Birbilis 教授強調(diào)，他對該刊的愿望是使之發(fā)展成為發(fā)表與材料失效與腐蝕相關(guān)的第一流學(xué)術(shù)期刊，并涵蓋金屬、非金屬等各類材料。并且自然科研（Nature Research）在發(fā)表材料科學(xué)領(lǐng)域最佳論文方面積累了豐富的專業(yè)能力，該刊的推出對此也是一個十分有力的補充。因此，他認為該刊的推出對于自然科研而言是十分適宜的。

另外，該刊是開放獲取的，也就是說其內(nèi)容可供所有人免費獲取。毋庸置疑，因為不論是學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界，還是政府部門的政策制定者這些方方面面的人中有許多人并非在學(xué)術(shù)資源豐富的的科研院校工作。但他們很可能會對那些有關(guān)預(yù)防或延遲材料損傷他的應(yīng)用科研論文大感興趣，也許他們沒有渠道閱讀到傳統(tǒng)訂閱模式的期刊。因此，NickBirbilis 教授相信，相比于其它材料腐蝕期刊，發(fā)表在 npj Materials Degradation上的科研成果有機會得到更廣泛的關(guān)注，這將是該刊的一大特色。

正如《自然》雜志執(zhí)行主編尼克。坎貝爾博士（Nick Campbell）所說，“該刊的推出恰逢其時，因為近年來材料腐蝕與降解研究領(lǐng)域在科研數(shù)量、質(zhì)量和多元化方面都有了極大提升。借助其獨特的定位，該刊將成為全球科學(xué)家分享相關(guān)知識、提高研究效率，以及增加科研成果可見度的一個不可或缺的平臺。”

引領(lǐng)業(yè)界力做國際核心期刊之先鋒

腐蝕科學(xué)在世界范圍都是一門十分活躍的學(xué)科，每年的 4 月 24 日也相應(yīng)地被定為國際腐蝕日，以引起人們對這一話題的關(guān)注和重視。

Nick Birbilis 教授說，人們對材料防腐問題重視的同時，還需要有聲譽卓著的期刊，來充當高能見度的平臺，發(fā)表該領(lǐng)域的科研成果，這點至關(guān)重要。當然，腐蝕領(lǐng)域一些深獲好評的專門期刊業(yè)已存在。不過，腐蝕科學(xué)在社會和經(jīng)濟上具有重要意義，需要有更多的平臺來傳播相應(yīng)的研究成果，npj MaterialsDegradation 在選擇論文時十分嚴格，并銳意引領(lǐng)業(yè)界之先，因此有望成為防腐蝕領(lǐng)域首屈一指的期刊。

大家知道，材料腐蝕是一個不斷發(fā)展的科研課題，而且人們也需要了解環(huán)境損害，并找出相應(yīng)解決方案以避免工業(yè)災(zāi)害的發(fā)生。npj Materials Degradation所關(guān)注的材料環(huán)境失效與降解，不僅僅是金屬材料的環(huán)境失效與降解，同時也非常期待和關(guān)注陶瓷、高分子等非金屬材料的環(huán)境失效與降解；尋求一些關(guān)于工程結(jié)構(gòu)、工程部件腐蝕或者環(huán)境失效的應(yīng)用研究，同時接收各種各樣、不同形式的文章，比如綜述類文章、研究類的文章、快訊、觀點評論性文章、工業(yè)界最新動態(tài)性文章；該期刊的突出特點就是它同時代表更廣泛的亞太地區(qū)的新興研究方向和熱點。

Nick Birbilis 教授強調(diào)，成功期刊的幾要素：首先，期刊必須注重質(zhì)量，保證其豐滿性、公平性和透明性。此外，期刊必須有高質(zhì)量的編委和審稿人，以確保高效地審稿，有質(zhì)量地收稿，快速地回饋，更好地服務(wù)作者和讀者。

很自豪 npj Materials Degradation 有一個非常出眾的編委會，涵蓋地域和性別多樣性及廣泛的專業(yè)方向。npj MaterialsDegradation將與其他一些腐蝕專業(yè)的期刊一起推動相關(guān)科學(xué)知識在科學(xué)家、工程師和政策制定者之間的交流傳播，并最終最大程度地減少有可能帶來全球影響的災(zāi)害事件的發(fā)生，減少這些災(zāi)害事件對環(huán)境、經(jīng)濟和人類健康的影響。

推陳出新為材料設(shè)施安全保駕護航

不容置疑，腐蝕的控制與管理現(xiàn)對世界任何國家都至關(guān)重要。世界各國都已做過腐蝕調(diào)查，且每一個國家的腐蝕損失都基本占 GDP 的 3% 左右，比例驚人。實際上，大部分由腐蝕造成的損失是可以通過有效的腐蝕控制和管理來避免的。然而，腐蝕問題持續(xù)不斷涌現(xiàn)，這意味著需要從根本上提高廣大民眾對腐蝕的認知度，使其在不同層面、不同行業(yè)的人群當中傳播。只有大家意識腐蝕控制的重要性，才能更好去控制腐蝕。

對于金屬腐蝕防控，Nick Birbilis 教授提出了獨特見解。Nick Birbilis 教授強調(diào)，金屬腐蝕防控的最主要方法一直是增加人工屏障來保護基材，例如使用油漆等涂層、犧牲陽極這些典型的方法。這些手段相對便宜和簡單，并十分有效。但是，理想的情況應(yīng)該是從化學(xué)和結(jié)構(gòu)角度開發(fā)材料，使材料本身具有耐環(huán)境侵害的性能，而不是依賴外部的工程體系。不銹鋼表面形成的鈍化膜就是這方面一個很好的例子，但是提升鈍化膜的穩(wěn)定性，并將之延伸用于新的材料系統(tǒng)就非常具有挑戰(zhàn)性。這方面的需求也充分體現(xiàn)在非金屬材料上，以上面提及的有關(guān)玻璃用作核廢料固化體為例，唯一能確保在玻璃中長期固化保存有害材料的方法就是去理解相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)。外部的工程屏障是使用鋼鐵或者混凝土層來防止玻璃固化體接觸到地下水。

他堅信，金屬腐蝕防控最終極解決方案是從原子層面上開始設(shè)計制造金屬。這極具挑戰(zhàn)性，需要基礎(chǔ)科研界和產(chǎn)業(yè)界的協(xié)同合作。由于原子層面上的特性塑造工具所取得的巨大進展，正帶來越來越多高水準的研究，由此揭開材料腐蝕的基礎(chǔ)機制，他們正逐步向這一目標邁進。他覺得有選擇地管理金屬特性的基礎(chǔ)研究以及工程屏障這兩種方法都必不可少，從最大限度上保護材料免受環(huán)境侵蝕。

令人興奮的是 npj Materials Degradation會專注于這兩種研究方向：一是新材料的穩(wěn)定性、持久性的問題，另一個是材料在新環(huán)境中的穩(wěn)定性、持久性的問題。

高瞻遠矚把脈材料防腐科技未來趨勢

Nick Birbilis 教授作為澳大利亞莫納什大學(xué)材料學(xué)院的院長，在鎂合金、腐蝕防護、電化學(xué)、冶金方面都有很深的造詣，他表示，腐蝕研究不但是讓人興奮的事業(yè)，而且是一個持續(xù)、長久的事業(yè)，隨著越來越多的材料應(yīng)用于更加苛刻的服役環(huán)境，腐蝕相關(guān)的研究即永不停息。他有一個非常大、非常活躍的課題組，目前正在做著非常有趣的幾項工作。其中研究 3D 打印金屬和合金及其穩(wěn)定性和持久性是個讓人異常興奮的新方向，與傳統(tǒng)合金相比，3D打印的合金、打印材料、加工的過程是完全不同的。并且他們已經(jīng)成功地利用3D打印技術(shù)，制備了多種基于不銹鋼的材料，這些材料目前已在工業(yè)界示范應(yīng)用。

Nick Birbilis 教授感慨，毫無疑問，中國學(xué)者在防腐蝕領(lǐng)域的研究體量，相比全球整個防腐蝕領(lǐng)域研究體量來說，是非常巨大的。在他看來，目前中國從事腐蝕研究學(xué)者數(shù)量超過了其他國家所有學(xué)者的總和。中國有非常多的大學(xué)、研究院所，在不同的省份都在進行相關(guān)研究，因此，他認為中國的腐蝕研究的未來是光明的，但同時也面臨著挑戰(zhàn)。主要的挑戰(zhàn)應(yīng)與體量有關(guān)，目前學(xué)者眾多，難免會有重復(fù)的研究，重復(fù)是一種資源的浪費，同時這種重復(fù)意味著研究質(zhì)量并不是1+1>2，就說一種協(xié)同的，互相卻又是孤立的，做出的工作卻是重復(fù)的。

他希望大家應(yīng)該多增加相關(guān)的交流合作，目前有的單個大學(xué)還相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施來做非常有影響力的研究，可以通過合作研究來相互獲取更多的資源，取得更多的成果，這點是非常重要的！應(yīng)該去激發(fā)更多中國學(xué)者的研究能力、研究水平，最后形成合力研發(fā)的體系，這也是未來的發(fā)展方向。

對于材料防腐科技的未來發(fā)展趨勢，Nick Birbilis 教授表示，預(yù)測未來總是艱難的，但有三點可以肯定。

一點是新材料的穩(wěn)定性、持久性的研究。消費品市場和一些國家工程項目從研發(fā)到推向市場的周期是越來越短的。很多材料事先并都沒有經(jīng)過完善的性能測試就投入到更為苛刻的應(yīng)用程序中，或者進入更極端的環(huán)境中。這就意味著新材料的耐久性等性能將是科學(xué)家和工程師必須努力克服的一個重要挑戰(zhàn)。就像之前說的 3D 打印的金屬材料，或者像一些新材料比如高熵合金，這些材料如何鈍化，他們的成分和加工工藝如何影響材料表面膜的形成，是個非常令人感興趣的研究問題。

另一點是材料在新環(huán)境的一些穩(wěn)定性、持久性的研究。隨著技術(shù)的進步，我們不斷地將現(xiàn)在的材料推向更高的極致，我們同樣也需要研究這些材料在極端環(huán)境下的持久性。其中包括在航空領(lǐng)域、能源領(lǐng)域甚至大眾商品中用到的材料。

第三點是用于研究材料失效和降解的工具和手段在迅速發(fā)展。如今，在許多實驗室中掃描電鏡是常見的，有三維表面分析方法；幾乎所有形式的光譜學(xué)儀器都便攜，如拉曼光譜、XRF、AFM等，因此，我們有能力去研究和創(chuàng)新。相信這些新工具、新方法和原有的工具、方法相組合將會發(fā)生新的奇跡，這是件令人興奮的事情！

Nick Birbilis 教授表示，當今材料的失效與腐蝕已成為了非常重要的學(xué)科。我們生活在一個資源有限的世界里，隨著時間的推移，保護資源遠比消費資源重要得多！這也是我們和我們的子孫后代要做的重要事情。

后記：

人生也有涯，而知也無涯！人類的智慧是無限的，無論是美國的挑戰(zhàn)者號爆炸，還是全球計算機病毒的升級，從來都不能阻止人類科技的進步。人類在材料防腐科技上的研究發(fā)展也應(yīng)如此，目前全球材料防腐科技方興未艾，我們堅信，在不久的將來勢必會成為一項科技大潮流！

人物簡介:

Nick Birbilis，男，澳大利亞莫納什大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院院長，在材料腐蝕領(lǐng)域發(fā)表了 320 多篇論文，涉及腐蝕、腐蝕防護、電化學(xué)材料科學(xué)、冶金、材料特性與設(shè)計等多個方向。他榮獲過很多大獎，包括被選舉為美國腐蝕工程師協(xié)會（NACE）會士、中國科學(xué)院“李薰研究獎”、NACE H.H. Uhlig Award 等。2015 年，他被任命為 Woodside Innovation 主席。

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