腐蝕電化學—腐蝕科學研究中的明珠

    金屬材料的腐蝕失效行為，在多數情況下是電化學過程，因此腐蝕電化學的研究和發展是腐蝕與防護科學研究中的重要組成。與其他電化學不同，腐蝕電化學最大的特征是非平衡和多反應耦合，即在沒有外電流的自然電位（ 腐蝕電位） 下，腐蝕金屬電極表面上有兩個或多個電極反應同時進行，腐蝕電位是兩個或多個電極反應相耦合的非平衡電位。此外，腐蝕電極參與電化學反應，其表面狀況不斷發生變化，具有時間分辨的腐蝕行為檢測尤為重要。腐蝕電化學的目的是建立電化學基礎理論與金屬腐蝕理論之間的橋梁。

    早期的腐蝕電化學研究集中在穩態下的極化曲線在腐蝕體系中的理論和應用。極化曲線解析的核心基礎仍是基于1905 年提出的Tafel 方程，而循環極化技術對于局部腐蝕則提供了量化參數。

    電化學阻抗譜是一種建立在頻率掃描基礎上的電化學技術，等效電路的選擇和分析仍然是電化學阻抗譜解析中的重要方法。曹楚南院士從穩定性原理出發，建立數學模型，解析獲得相應動力學參數，克服了等效電路模型不唯一和感抗難以解釋的不足等，發展了電化學阻抗譜新的解析方法。電化學噪聲技術作為一種原位無損的監測方法，日益受到重視，特別是時頻分析技術的發展，從早期的傅里葉變換，最大熵值法，到后來的散粒噪聲理論，分形理論和混沌理論的應用，極大促進了電化學噪聲技術的發展和應用，但如何建立電化學噪聲數據和參數與腐蝕速率和機制之間的實相關仍是電化學噪聲技術發展的最大挑戰。暫態腐蝕電化學技術發展較為緩慢，與腐蝕金屬電極非平衡特征有關，數據解析困難。

    現代腐蝕電化學發展有兩大趨勢，一是以掃描探針為基礎的具有空間分辨的電化學技術；二是特殊、苛刻環境下的腐蝕電化學新現象和新規律。掃描探針技術包括掃描開爾文探針，掃描振動電極技術，掃描電化學顯微鏡，微區電化學阻抗以及電化學- 原子力顯微鏡等，這些技術可以在微米/ 納米尺度下原位觀察腐蝕的發生發展過程，解析相應的動力學參數，從而對腐蝕電極空間不均勻性進行原位量化描述，因此近20 年發展較為迅速。特殊苛刻環境體現在高溫高壓、核輻射和固液氣三相界面區等，這與傳統的常溫常壓兩相界面發生的腐蝕電化學反應過程和機制不盡相同，存在特殊性。這兩大趨勢總體上是越來越趨近于真實環境下的腐蝕過程原位監測，而下一步可能的發展方向是從分子和原子水平去觀察理解腐蝕行為。

    希望我國腐蝕電化學發展越來越好，更多的年輕科學工作者投身腐蝕與防護的研究！