何業東，北京科技大學退休教授，歷任材料學院副院長、表面科學與腐蝕工程系主任、腐蝕與防護中心主任，北京市腐蝕—磨蝕與表面技術重點實驗室主任，主要研究高溫腐蝕與涂層技術，多次獲得國家級、省部級的重要獎項，并在該領域享有較高的知名度。他非常注重人才培養，幾十年如一日地心系教學科研事業，持之以恒、提攜后學，帶領莘莘學子沖向腐蝕與防護科學技術前沿。

    2017年5月18日，記者有幸采訪到在北京科技大學作學術報告的何業東教授，深切地感受了他關于創新型人才培養的精辟見解。

    何業東教授

    潛心探索創造規律

    不容置疑，科技創新是國家強盛之基、民族進步之魂，人才培養是國家向前發展的核心力量、新技術新材料革命的關鍵。何教授非常注重科研創新和人才培養，在教學科研的道路上砥礪前行，取得了滿意的成果。

    何教授回憶，他曾在北京航空學院（現北京航空航天大學）學習與任教13年。在此期間，首創應力腐蝕裂紋內的電位、pH值、氯離子濃度的實測技術，研究了高強鋼和鋁合金應力腐蝕裂紋內的電化學行為；提出了電毛細現象對電結晶生核過程中的影響；參加研究推廣低鉻酸鍍鉻技術；發明鋁的堿性化學拋光技術并在工業中推廣應用；開展高溫防護涂層研究，獲得北航材料系第一項國家自然科學基金資助項目。

    1986年，他到北京鋼鐵學院（現北京科技大學）攻讀博士學位，師從張文奇院長和朱日彰教授，獲得博士學位后留校工作。曾在英國曼徹斯特大學做博士后，在新西蘭奧克蘭大學做訪問教授。先后承擔了國家自然科學基金、國家重大科技專項項目、國家863項目、省部級和企業合作等項目，在同事們和研究生的共同努力下獲得了一批腐蝕與防護科學與技術的創新研究成果。

    在教學和科研的實踐過程中，何教授越來越感到按照創造規律培養人才的重要性。在上個世紀末，他率先在北京科技大學為本科生開設了“創造訓練” 課程，該課程被評為北京市精品課程。后來又給碩士生開了“創造的策略與方法”，在博士生的“材料研究前沿”課程中開了“材料研究中的創造策略與方法”講座。

    何教授參考杜威的科學思維與科學探究的五步法和甘華鳴的《創新的策略》，提出一個創造過程與創造思維的基本模式（中國高等教育，2010，第7期，43-44）。創造的基本過程包括：培育創造的意識、提出問題、分析問題和實踐檢驗四個基本環節。“發散思維，追求數量；收斂思維，科學評價”是創造思維的基本模式，始終伴隨著創造的每一個環節。一個富于創造的人并非都是一下子提出最佳的創意，而是能產生眾多的創意，再從中找出最佳的創意，因此，發散性思維是創造力的基本形式。收斂思維需要科學評價，體現了科學的嚴謹性。在創造過程中，創造首先需要動機，這種動機主要來源于人們對未知世界的興趣和好奇心。其次，創造需要提出問題，這是創造的第一步。一個具有高度創造力的人必定是一個會提出問題的人。因此，質疑是科學精神的精髓。質疑精神的培養，不僅是學生個人思想和學識增進的必需，也是國家和民族能夠不斷反思過去、改革現在、求新求變 充滿活力的必需。為了解決提出的問題，必須對問題進行分析，提出解決問題的各種方案。由于創造是一個從未發生過的事件，解決的問題方案必然是人們主觀想象出來的。因此，分析問題最重要的品質是想象力，想象力是創造的源泉。但是主觀想象的東西并不一定是正確的，提出解決問題的方案必須經過實踐的檢驗，證明哪些是對的，哪些是錯的。“實踐是檢驗真理的唯一標準”，實踐檢驗使人們由主觀走向客觀，獲得符合客觀規律的新認知。因此，創造活動是一個主觀世界與客觀世界的對立與統一的過程。

    何教授分析了目前培養創造型人才存在的障礙。他認為，由于創造是一個無限循環的過程，因此每一個環節都是不可或缺的。但人們往往強調或忽視某一環節，即不同的人不同的社會其創造的主要障礙是不同的。例如培根強調知識，提出“知識就是力量。”愛因斯坦強調想象力，認為“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。”在中國特別強調“實踐是檢驗真理的唯一標準”，但很多人忽視質疑、想象力、發散思維的作用，不理解發散思維中不符合客觀規律的東西是難以避免的，成為提高創造力的主要障礙。

    根據上述創造過程與創造思維的基本模式，何教授提出創造性的人才應當具有相應的品格：強烈的創造欲望，執著的發散思維能力，敏銳的問題意識，豐富的想象力，百折不撓的實踐毅力，嚴謹的科學態度。他認為培養創造力最基本的方法是按照性格形成的規律培養創造的品格。正如孔子在《論語》曰 ：“性相近也，習相遠也。” “少成若天性，習慣之為常。”近代心理學家威廉·詹姆斯的名言：“你播種行為就會收獲習慣；你播種習慣就會收獲性格；你播種性格就會收獲命運。”何教授認為，一個人只有通過自己實踐創造的行為才能形成樂于創造的習慣，堅持這種習慣必將造就優秀的創造品格，才能獲得創造的成就。他還認為，知識傳承和人的培養方式隨著時代在轉變，必須改變中國傳統的以老師為主體的教育觀念，需要建立新型的師生關系：共同實踐創造教育，按照創造規律培養創新型人才。

    培養創新人才結碩果

    何教授在潛心探索創造規律的同時，積極嘗試按照創造的規律培養本學生，以科研項目為平臺，與學生共同實踐創造過程，不僅在科研上獲得了創新的成果，也培養了創新人才。

    何教授重視激發研究生的科研興趣與好奇心。他的體會是，那些對研究表現出極大的興趣，對“反常現象”充滿好奇心的學生往往可以主動的開展研究工作，做出突出的創新性成果。

    1989年，在指導本科生課題組在研究乙醇溶液中電泳沉積鋁粉時，發現電泳沉積過的合金樣品的導電性能變差。博士生路新贏（現在清華大學工作）對這一現象非常感興趣，他在掃描電鏡觀察中發現，合金樣品表面沉積了一層致密的薄膜，形貌與溶膠-凝膠制備的薄膜極為相似。他對此進行了深入的研究，獲得了沉積多種氧化物薄膜的規律。研究結果證明，在乙醇-金屬鹽溶液中電解，陰極表面堿度上升沉積出金屬的羥基化合物膜，該膜在高溫下熱解為金屬氧化物薄膜（Surface and Coatings Technology, Vol.79, （1996） p19. Corrosion Science, Vol.38, No.11, （1996） p 1853-1868.）。這種制備氧化物薄膜的技術比溶膠-凝膠技術要簡便的多，具有廣泛的用途，獲得中國發明專利，至今，該技術在國際上仍被用來制備各種功能薄膜。

    2003年，中科院金屬所的盧柯研究團隊在Science上發表了論文 Nitriding Iron at lower temperature。他們采用機械研磨使鐵的表面納米化，然后實現了低溫氮化。何教授看到這篇論文與研究生討論能否采用一步法技術同時實現金屬表面的納米化和元素的快速滲涂。博士生詹肇麟（獲得北京科技大學優秀博士論文獎，現在昆明理工大學工作，任材料學院副院長）對此非常感興趣，自己設計、加工、組裝機械研磨滲涂裝置，通過三次改進裝置，最終實現了高溫合金同時進行表面納米化與滲鋁。在比傳統滲鋁低得多溫度下（500℃左右）獲得厚度為20~100mm具有納米結構鋁化物涂層和彌散納米稀土氧化物的鋁化物涂層。該研究獲得中國發明專利，首篇論文發表在 Intermetallics，2006，No.1。

    在上述研究的基礎上，何教授給研究生提出了一個好奇的問題：電鍍和化學鍍是一個個原子的沉積過程，能否在較弱的機械研磨作用下，改變鍍層的結構，獲得新的性能？這引起了許多研究生的興趣。博士生寧朝暉（生病去世）建立了機械研磨電鍍的裝置，首次通過機械研磨電鍍出具有納米結構的鎳鍍層。碩士生付海峰（現為材料熱處理學報編輯）在鎂合金上機械研磨化學鍍Ni-P鍍層，發現獲得Ni-P鍍層結構細化，鍍層由非晶態轉變為晶態，鍍層與鎂合金形成冶金結合，鍍層硬度顯著提高，鍍層的電位約提高了1V，具有優異的耐蝕性能。博士生平朝霞（現在北京市科委新材料中心工作）研究了機械研磨電鍍Ni-P、Ni-P-SiC等復合鍍層，鍍層顯微硬度高達1200Hv，提出了機械研磨促使晶粒細化的機理和Ni-P鍍層由非晶態向晶態轉變的機理。博士生趙廣宏（獲得國家獎學金，現在航天904所工作）研究了機械研磨化學鍍Ni-納米碳管復合鍍層，涂層中復合的納米碳管含量高達60%，涂層具有超低的摩擦系數。這些研究結果發表在Scripta Materialia, Journal of Applied Electrochemistry, Surface & Coating Technology 等刊物上。

    何教授善于抓住一些與已有理論有矛盾現象，理論之間的存在的邏輯矛盾和爭論，不同技術的交叉，引導學生提出問題，開展創新性的研究。

    在二十世紀80到90年代，國際上非常重視高溫合金的熱腐蝕的研究，當時有關熱腐蝕的理論主要是熔鹽的酸堿熔融理論。由于熔鹽是強電解質，因此電化學在熱腐蝕過程中起什么作用是一個有爭議的問題。何教授指導博士生穆道彬（畢業后在日本工作多年，現在北京理工大學工作）開展了熱腐蝕中的微電池的研究。通過研究金屬表面生成氧化膜在電解質中的電位這個基本問題（中國科學（A輯）， 1995, Vol.25, No.5, p550-555），提出熱腐蝕中存在的微電池過程主要由熱腐蝕過程中金屬及合金表面形成的不同氧化物、硫化物及氧化膜中的不均勻性及缺陷等因素引起（Corrosion Science, 1993, Vol.35, No.5-8, p1133-1139; 中國有色金屬學報，1994，Vol.4, No.4, p26-29）。采用模擬電池研究了熱腐蝕中電化學過程與酸堿熔融的關系，結果表明電化學過程與酸堿熔融都是熱腐蝕過程的一個環節，具有相互依存的關系，該實驗結果與理論模型基本一致（Simulating Experiment of Hot Corrosion Cell, TRANSACTIONS OF NF soc., 1995, Vol.5, No.4, p41-44）。

    何教授在撰寫《高溫腐蝕及耐高溫腐蝕材料》（上海科學技術出版社，1995年）一書中的合金氧化理論時發現，Wagner的合金的選擇氧化理論與合金由內氧化向外氧化的轉變理論都與合金生成選擇性氧化膜有關。提出既然兩種理論都可以實現合金的選擇氧化，而且合金發生選擇氧化時與合金由內氧化向外氧化轉變時的影響因素和效果是一樣的，那么一個理論與內氧化無關，另一個則必須先發生內氧化，這兩種理論有可能在邏輯上存在矛盾。在與博士生李正偉（畢業后在新西蘭奧克蘭大學工作多年）討論后，提出一個大膽的設想：合金發生選擇氧化可以無需發生內氧化，內氧化有可能是合金表面不能發生選擇氧化的結果。李正偉設計、加工、建造了一套固體電化學氧泵系統，可以獲得超低氧壓的高溫環境，用于定量研究合金的外氧化與內氧化，通過氧泵的電流可以測出金屬氧化的動力學曲線，特別是測出生成揮發性產物的金屬高溫氧化的真實動力學曲線。獲得中國發明專利，研究成果發表已在Oxidation of Metals, Vol.53, Nos.3/4, （2000）， 323-339.Vol.53, Nos.5/6, （2000）， 577-596. Vol.54, Nos.1/2, （2000）， 47-62.。研究結果發現，所有的合金高溫氧化都是在表面開始的；只有當合金表面不能生成連續的氧化膜時或生成非最穩定的氧化膜時，合金發生內氧化；當合金表面生成最穩定的選擇性氧化膜時，合金內不發生內氧化。提出了合金由外氧化向內氧化轉變的機理（Transition between external and internal oxidation of alloys, in Development in high-temperature corrosion and protection of materials, Woodhead publishing Limited, 2008, 36-58.）。

    二十世紀90年代初，中科院金屬所采用磁控濺射的方法在高溫合金上沉積納米合金涂層，發現發生鋁選擇氧化的臨界含量降低，抗高溫氧化性能顯著提高。何教授和他的研究生一起發展了多種合金表面納米化與微晶化的技術。何教授偶然了解到中科院物理所有一套高能等離子放電裝置，主動與中科院物理協商，合作研究采用這套高能等離子放電裝置對Fe3Al金屬間化合物進行表面改性。博士生王永剛（現天津民航學院材料學院院長）在研究中發現，經過高能放電處理，Fe3Al樣品面宏觀上沒有發生尺寸的變化，但表面形成一層非常致密的納米晶。Fe3Al表面納米化后具有優異的抗高溫氧化和抗硫化性能。王永剛在處理氧化動力學數據時發現，表面納米化的Fe3Al樣品的高溫氧化不符合傳統的拋物線規律（2次方規律），而是符合4次方規律。王永剛考慮到表面納米化的Fe3Al高溫氧化生成的氧化鋁膜也具有納米晶結構，這種納米晶氧化鋁膜的生長主要通過晶界的短路擴散控制。他創造性的提出納米晶在高溫氧化中受2個因素影響：（1）隨著氧化膜的增厚擴散距離增加的因素，擴散速度與膜的厚度成反比，對氧化動力學的影響應當符合2次方規律；（2）納米晶在高溫氧化中晶粒以2次方規律長大。在這兩種因素的共同作用下氧化動力學符合4次方規律，并給出了嚴格推導的公式（北京科技大學學報，1996， Vol.18, 增刊， p6-10；稀有金屬材料與工程，1998， Vol.27, No.3, p149-151.），該公式已被高溫氧化學術界接受和應用。何教授接著帶領研究生建立小型的高能等離子放電裝置，通過電極的移動實現合金表面的納米化或微晶化。博士生龐紅梅（現在中信銀行工作）采用此裝置制備了納米晶FeCrAl+彌散10nm Y2O3球的復合涂層具有優異的抗氧化和抗剝落性能。博士生馬靜（現在河北科技大學工作）采用此裝置在Cu-Cr合金表面制備納米晶的Cu-Cr合金層，使不能發生Cr選擇氧化的雙相Cu-Cr合金發生了的Cr選擇氧化，生成了Cr2O3保護膜。博士生徐強（現在天津大學工作）采用串聯電脈沖沉積Fe-Cr-Y2O3，Ni20Cr-Y2O3等納米和微晶涂層（Materials Letters, 56 （2002）85-92； 中國科學，2002，Vol.32, No.6, 728- 734.）。2015年，博士生鄧舜杰（現在中國工程物理研究院工作）采用陰極等離子電解處理使大氣噴涂的NiCoCrAlY涂層表面納米化，生成選擇氧化的Al2O3膜，顯著提高的熱障涂層性能（Journal of Materials Science & Technology，2016）。博士生趙廣宏（獲得國家獎學金，現在航天704所工作），博士生權成（獲得國家獎學金，現在航天306所工作）和王鵬（獲得北京科技大學優秀博士論文獎，現在航天306所工作）采用移動電極實現了陰極等離子電解沉積具有納米結構的與基體合金冶金結合的金屬，合金和金屬-陶瓷復合涂層，發現了這些涂層沉積的規律并提出了相應的機理。

    這些研究為合金的抗高溫氧化提供了新的技術途徑和新的氧化理論。

    何教授鼓勵學生在分析問題時養成發散性思維的習慣，充分發揮自己的想象力，提出新的研究思路、新的方法、新的理論模型。

    何教授引導研究生積極探索發展材料高溫防護涂層的新思路。由于高溫合金中的元素對高溫力學性能與防護性能的作用是不能兼顧的，溫度越高，這種矛盾越突出。通過在合金表面施加合金涂層使之發生選擇氧化生成保護性的氧化膜是一種普遍的研究方法。既然高溫合金最終實現保護靠的是氧化膜，我們為什么不能人為地在高溫合金表面直接施加性能更好的陶瓷層來實現高溫防護呢？提出了新型復合陶瓷涂層的研究思路：將復合材料，納米/亞微米化引入到陶瓷涂層。使陶瓷涂層具有超塑、增強、增韌等非傳統的力學特性，使陶瓷涂層具有與合金基體增強結合力；通過多重封閉合金基體的阻礙氧擴散的氧化鋁薄膜，有效阻礙合金基體的氧化；使涂層具有優異的抗高溫氧化性能。按照這種新的研究思路，研究生通過發散思維研制了多種復合陶瓷涂層。

    1、稀土氧化物微粒增韌涂層

    博士生高俊國（現在北京航空材料研究院工作）采用復合電沉積和微波燒結技術制備了Al2O3–Y2O3納米復合涂層。博士生任超（現在北京一家公司工作）采用電泳沉積+微波熱壓燒結制備出了Al2O3/YAG復合陶瓷涂層。通過氧化鋁的阻礙氧擴散的作用和稀土氧化物微粒的增韌作用，使這些復合陶瓷涂層具有優異的抗氧化性能和抗剝落性能。

    2、氧化鋁包覆氧化鋯復合涂層

    博士生任超采用納米陶瓷粉-溶膠電泳沉積和微波加壓燒制備出了納米Al2O3包覆微米級YSZ的復合陶瓷涂層。博士生張鯤（現在西南交通大學工作）采用熱壓濾復合料漿法制備出具有類似結構納米Al2O3-Y2O3包覆微米級YSZ的復合陶瓷涂層。研究表明，在這種復合涂層中，Al2O3或Al2O3-Y2O3空間網絡膜對氧擴散起到了阻礙作用，顯著降低了合金的氧化生長速率；YSZ提高了陶瓷涂層的熱膨脹系數，降低了陶瓷涂層內的應力；Y2O3具有活性元素效應，極大地提高了合金的抗氧化性能和抗開裂、剝落性能。

    3、氧化鋁/氧化鋯層狀復合涂層

    博士生高俊國采用電解沉積+微波燒結技術制備了ZrO2/ Al2O3微疊層復合陶瓷涂層，由ZrO2層與Al2O3層交替疊加而成，涂層具有納米/亞微米結構。博士生姚俊奇（現在北京有色金屬研究院工作）采用磁控濺射、電沉積及噴霧熱解法制備了Al2O3/YSZ及（Al2O3- Y2O3）/YSZ層狀復合涂層。研究結果表明，該類涂層具有優異的抗高溫氧化性能和抗開裂剝落性能，并存在尺寸效應，即涂層性能隨著涂層內氧化鋯/氧化鋁層厚比和層數的增加而得到提升。這種效應可歸因于：涂層中氧化鋁層可階梯式阻礙氧的擴散；氧化鋯層可調節熱膨脹系數降低涂層的熱應力；層狀結構可增強增韌；陶瓷涂層可避免與合金發生互擴散。

    4、彌散貴金屬微粒增韌涂層

    博士生馬曉旭（現在國家電網工作）采用陰極電沉積法，熱處理燒結技術制備出彌散微、納米級的Au顆粒的Al2O3復合涂層。博士生王鵬（獲得北京科技大學優秀博士論文獎，現在航天306所工作）和博士生鄧舜杰（現在工程物理研究院工作）采用陰極等離子電解技術制備出多種彌散Pt微粒的Al2O3復合涂層熱障瓷涂層。實驗結果表明：該復合涂層具有優異的高溫力學性能和抗氧化性能。彌散的貴金屬顆粒的增韌作用優于活性元素效應。涂層中彌散的貴金屬顆粒可通過塑性變形吸收裂紋的能量，阻止裂紋的擴展，提高涂層的斷裂韌性，因此涂層具有優異的抗開裂和抗剝落性能。涂層中封閉的氧化物陶瓷基體可阻礙氧的擴散，彌散的貴金屬顆粒可阻礙氧在陶瓷晶界的短路擴散，因而涂層具有優秀的抗高溫氧化性能。

    5、貴金屬包覆氧化鋁復合涂層

    博士生馬曉旭采用高能球磨、電化學沉積、熱壓燒結等方法制備具有微、納米級的氧化鋁顆粒鑲嵌在貴金屬（合金）基體結構的復合涂層。高溫循環氧化實驗和鋁電解實驗結果表明：該復合涂層具有優秀的高溫力學性能、耐高溫氧化性能和耐“冰晶石”熔鹽腐蝕性能。涂層中的熱應力可通過貴金屬的塑性變形松弛掉。氧化鋁顆粒的增強效應提高了復合涂層的強度和耐磨性。因此，該涂層具有優秀的抗開裂和抗剝落等力學性能。涂層中的貴金屬可以有效封閉合金基體，實現理論意義上的抗氧化和抗冰晶石熔鹽腐蝕。該復合涂層可以用于鋁電解的惰性陽極，具有重要的應用前景。

    6、貴金屬/氧化物層狀復合涂層

    博士生高俊國采用物理氣相沉積制備了Au （Pt）/Al2O3層狀復合涂層。博士生馬曉旭采用直流及射頻磁控濺射方法制備具有氧化物陶瓷層和貴金屬層交替疊加結構的復合涂層。這些貴金屬/陶瓷層狀復合涂層具有優異的抗高溫氧化，抗熱腐蝕性能。通過調整貴金屬層的相對厚度，可提高涂層的熱膨脹系數，降低涂層的熱應力；貴金屬層可通過塑性變形吸收氧化物陶瓷層中裂紋擴展的能量，提高復合涂層的斷裂韌性，使涂層具有優異的抗開裂和抗剝落性能。涂層中的貴金屬層可有效封閉合金基體，實現理論意義上的抗氧化和抗熱腐蝕。此外，涂層中的陶瓷層不與基體合金發生互擴散，對合金基體的力學性能影響很小。

    這些技術獲得多項中國發明專利，論文發表在Corrosion Science，Materials Chemistry and Physics, Journal of the European Ceramic Society, Surface and Coatings Technology， Oxidation of Metals等國內外期刊。

    何教授和研究生一起分析論熱障涂層面臨的基本矛盾。認為熱障涂層中各層熱膨脹系數差異導致的熱應力不匹配導致涂層在TGO處發生開裂，是熱障涂層失效的主要原因；隔熱陶瓷層的相變、燒結與溫度梯度導致的熱應力導致隔熱陶瓷層中發生開裂與剝落；合金粘結層與合金基體之間互擴散導致粘結層壽命降低，還導致單晶合金中析出有害相，產生二次反應區（SRZ），使基體合金高溫疲勞壽命大幅度下降。提出用性能更好的復合氧化膜代替熱生長的TGO，  用性能更好復合隔熱層代替現有的隔熱陶瓷層。引導研究生通過發散思維研制了多種新型復合熱障涂層。

    博士生姚俊奇采用噴霧熱解法和電子束物理氣相沉積（EB-PVD）分別制備的（Al₂O₃-Y₂O₃）/YSZ層狀復合粘結層和8YSZ頂層構成的新型熱障涂層，研究表明，層狀復合粘結層的引入顯著地提高了熱障涂層的抗高溫氧化、抗開裂剝落及隔熱性能。這種效應可歸因于：層狀粘結層具有優異的抗高溫氧化和抗開裂剝落性能；粘結層可調節與合金基體及陶瓷頂層的熱膨脹匹配性；粘結層可避免與合金基體發生互擴散。采用磁控濺射法和EB-PVD法分別制備的（Al₂O₃-Y₂O₃）/Pt和（Al₂O₃-Y₂O₃）/（Pt-Au）層狀復合粘結層和8YSZ頂層構成的新型熱障涂層研究表明，該類涂層具有優異的抗高溫氧化性能和抗開裂剝落性能，粘結層在服役過程中結構由層狀結構逐漸演變為貴金屬顆粒彌散結構。這種結構演變可歸因于貴金屬良好的塑性和韌性帶來的塑性變形等能量吸收機制。

    博士生任超采用溶膠-凝膠復合料漿、電泳沉積和微波熱壓燒結等方法，在金屬基材表面制備了YSZ-（YSZ/Al₂O₃）、YSZ-（YSZ/YAG）雙層結構熱障涂層以及YSZ-（YSZ/Al₂O₃）-YSZ、YSZ- （Al₂O₃/YAG）-YSZ三層結構熱障涂層。

    博士生張鯤采用熱壓濾復合料漿法制備的具有納米/微米/微孔復合結構的YPSZ熱障涂層，由于這種結構能夠有效地降低聲子熱傳導和對流熱傳導，因此涂層具有較高的熱障效果。涂層的熱障效果隨料漿中溶膠含量的增加而增高。

    博士生高俊國采用溶膠-凝膠復合料漿和微波燒結技術制備了纖維增強熱障復合涂層，所得涂層十分致密，纖維與基體結合緊密。中空Al2O3/ZrO2陶瓷纖維的加入不僅提高了熱障涂層的抗開裂剝落性能，而且增強了熱障涂層的高溫隔熱性能。ZrO₂/Al₂O₃層狀復合粘接層的引入由于其優異的抗氧化性能和高溫力學性能進一步提高了纖維增強熱障涂層的附著力和抗開裂剝落能力，增強了熱障復合涂層對高溫合金基體的整體防護性能。

    王鵬和鄧舜杰等研究生采用陰極等離子電解制備出彌散Pt微粒增韌的六種Al₂O₃-Pt、Al₂O₃-ZrO₂-Pt、YAG-Al₂O₃-Pt、YSZ-Pt、ZrO₂-Al₂O₃-Pt、La₂Zr₂O₇-Pt單層熱障涂層和二種YSZ-Pt/Al₂O₃-Pt、Al₂O₃-Pt/La₂Zr₂O₇-Pt雙層熱障涂層。獲得的彌散Pt微粒增韌的熱障涂層具有優異的隔熱性能，抗高溫循環氧化和抗剝落性能。涂層的斷裂韌性測試結果表明，彌散Pt微粒熱障涂層的斷裂韌性顯著提高。證明了厚的Al₂O₃-Pt涂層由于彌散Pt微粒增韌的作用和微孔結構可以成為單層熱障涂層；薄的Al₂O₃-Pt涂層可以作為粘結層替代傳統MCrAlY或Pt改性鋁化物的粘結層，構成Al₂O₃-Pt/La₂Zr₂O₇-Pt雙層熱障涂層，提高抗高溫循環氧化性能；薄的Al₂O₃-Pt涂層還可以作為熱障涂層的外層，構成YSZ-Pt/Al₂O₃-Pt雙層熱障涂層，提高涂層的抗高溫循環氧化和抗熱腐蝕的性能。證明了彌散Pt微粒增韌的La₂Zr₂O₇-Pt單層低膨脹系數的隔熱陶瓷層可具有優異的抗高溫循環氧化和抗剝落性能。提出了彌散Pt微粒的增韌熱障涂層的機理：彌散Pt微粒通過塑性變形吸收裂紋擴展的能量；彌散Pt微粒使裂紋尖端鈍化；大量彌散Pt微粒可以降低裂紋的長度。

    這些技術獲得多項中國發明專利，論文發表在Corrosion Science, Materials Chemistry and Physics, Ceramics International, Oxidation of Metals,  Surface and Coatings Technology等國內外期刊。

    這些研究為制備新型熱障涂層，提高熱障涂層的性能提供了新的理論和新的技術途徑。

    何教授認為，培養創新型人才需要建立新型的師生關系，師生共同實踐創造教育，在科研過程中與研究生一起踐行“實踐是檢驗真理的唯一標準”是非常必要的。

    何教授特別關注研究生的試驗環節，尤其在試驗遇到困難的時候，同研究生一起討論研究的方案，一起進行試驗驗證。陰極等離子電解的研究就是一個典型的例子。在二十世紀末，國內外興起陽極微弧氧化（屬于陽極等離子電解技術）的研究熱潮。由于陽極微弧氧化只能在閥金屬獲得氧化物涂層，何教授提出如果能實現陰極等離子電解沉積陶瓷涂層，就有可能在各種金屬材料和導電材料上，如硅和碳材料，沉積各種陶瓷涂層，具有更為廣泛的應用前景。何教授指導多名研究生開展了陰極等離子電解技術的研究，在與研究生一起不斷探索提出新的研究方案（進行發散思維），堅持不懈進行試驗驗證，逐漸的掌握了陰極等離子電解的規律，獲得了創新的技術。

    陰極等離子電解的研究關鍵在于如何誘發陰極表面均勻地等離子放電。第一位參加研究的博士生是楊曉戰（獲得北京科技大學優秀博士論文獎，畢業后在清華大學工作數年），采用在陰極表面生成阻擋膜誘發微弧放電，利用微弧的能量將陰極表面沉積的化合物燒結成陶瓷涂層。研究發現，通過預沉積一層絕緣膜可以誘發陰極微弧電沉積陶瓷涂層。詳細研究了預制阻擋膜誘發陰極微弧電沉積8YSZ熱障陶瓷涂層的影響因素、特點和機理。研究還發現，通過向電解液中添加氧化物膠體粒子，可以誘發陰極微弧電沉積。該研究獲得中國發明專利，論文發表在Electrochemical and solid-state letters,5（3） C33-C34（2002） 和《科學通報》上。但這種技術只能在小樣品上實現沉積陶瓷涂層。之后，逐漸認識到陰極析出氫氣，形成氫氣膜是誘發陰極等離子放電的主要原因。博士研究生韓偉（現在哈爾濱工程大學工作）研究了水溶液中氣膜微弧放電產生的條件和影響因素，分析了氣膜微弧放電的物理特性，揭示了氣膜微弧放電在陰極與陽極之間轉移的條件和機理。采用利用陰極氣膜微弧放電產生的物理化學效應，在FeCrAl基體上獲得表面光滑，與基體緊密結合、致密的Y₂O₃、ZrO₂、ZrO₂-Y₂O₃陶瓷涂層以及多孔的Al₂O₃陶瓷涂層，但仍然只能在小樣品上沉積。碩士生趙海平（現在上海寶鋼工作）采用小陰極的氣膜微弧放電法制備出珊瑚狀的碳納米球、碳納米管、碳納米纖維和類金剛石薄膜。由于陰極的氫氣膜等離子放電需要的電流密度很大，氫氣膜很難在樣品表面均勻分布，樣品上的電場分布也不均勻，因此很難在大面積復雜形狀的構件上實現均勻的氣膜等離子放電，致使陰極等離子電解很難實現工業化應用。在研究停滯多年后，何教授將陰極等離子電解的研究集中到如何約束陰極表面氫氣的傳輸上。指導博士生王鵬和鄧舜杰生通過測試陰極等離子電解的電壓~電流密度曲線，先后研究了陰極區施加微珠，陰極表面包覆泡沫塑料膜，陰極表面包覆滌綸布對陰極等離子放電的影響，結果發現可以實現均勻的等離子放電。由此推測到，水溶性無極性高分子有可能具有類似的約束氫氣傳輸的作用。試驗結果完全證明的這一效應。采用三種朝向的陰極表面獲得的電壓~電流密度曲線幾乎重合，陰極開始等離子放電的電流密度降低了2個數量級左右。證明了在電解液中加入水溶性無極性高分子可以均勻地約束氫氣傳輸，實現了均勻的等離子放電。碩士生劉晨旭（獲得國家獎學金，現為清華大學博士生）研究了水溶性無極性高分子和溶膠約束氫氣傳輸的協同作用，使陰極等離子放電的起弧電流密度進一步下降。通過實驗，王鵬證明了陰極上一旦沉積出來陶瓷膜，陰極就轉化為氫氣膜和陶瓷膜雙介電層的等離子放電。在實驗結果的基礎上建立了氣膜/陶瓷膜雙層放電機制，提出陶瓷層的導電性能決定雙層放電的相對強度和涂層形貌：半導體涂層是致密的；離子導體YSZ涂層是致密的；電絕緣的Al2O3涂層是多孔的；陶瓷涂層摻雜碳、硅、碳化硅、貴金屬微粒等可提高涂層的致密性。這些研究的共同特點是，通過反復實踐檢驗提出的設想，解決了陰極等離子電解沉積陶瓷涂層的關鍵基礎問題，開拓了該技術廣泛的應用前景。因此，在科研中導師與學生共同堅持“實踐是檢驗真理的唯一標準”是非常必要的。

    回顧自己的教育與科研經歷，何教授感到值得欣慰的是，在按照創造規律培養創新人才方面不僅自己有收獲，學生也有收獲。他希望年輕教師在此方面繼續探索，為國家培養更多更優秀的創新人才！

    后記：“不謀萬世者，不足謀一時；不謀全局者，不足謀一域”。 科技創新強國，人才建設當先！面對全球空前的創新密集和產業振興時代，創新型人才的培養無疑是國家核心競爭力的有力保障！唯有不斷探索創新，我們偉大的祖國屹立于世界文明之林，才能俯仰無愧！

    人物簡介

    何業東，男，1950生。曾任北京科技大學新材料技術研究院首席教授、博士導師，材料表面化學與技術研究室負責人，中國腐蝕與防護學會理事，高溫腐蝕與防護分委員會副主任，中國稀土學報、中國腐蝕與防護學報和稀有金屬學報編委。

    主要研究工作為材料的高溫腐蝕與防護，材料表面化學與技術。曾承擔多項國家863和國家自然科學基金項目。出版專著2部和教材2部，國內外刊物發表論文200余篇，其中，SCI和EI收錄論文100余篇，多次在國際會議上做邀請報告，獲發明專利20多項，獲國家發明四等獎1項，省部級科技進步獎二等獎1項、三等獎2項，曾被授予北京市先進科技工作者稱號，國務院特殊津貼獲得者。

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責任編輯：王元

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