華中科技大學（以下簡稱華中大）在材料領域及腐蝕防護領域也頗有建樹，近年來，華中大為我國材料事業(yè)和防腐事業(yè)的發(fā)展做出了諸多貢獻，培養(yǎng)了諸多的專業(yè)人才。下面請隨華中科技大學材料與環(huán)境化學研究所的郭興蓬教授一睹“華中大”的科研風采。

記者：請您簡要地介紹一下華中科技大學材料與環(huán)境化學研究所，并重點介紹一下您所在學院的創(chuàng)立過程和發(fā)展現(xiàn)狀。

郭教授：華中科技大學是教育部直屬的綜合性全國重點大學，國家首批“985工程”、“211工程 ”、“雙一流建設”入選高校。華中大的前身主體是1953年創(chuàng)建的華中工學院。1988年，華中工學院改名為“華中理工大學”，2000年5月26日，原同濟醫(yī)科大學、武漢城市建設學院與華中理工大學合并組建了華中科技大學。華中科技大學化學與化工學院是在原華中理工大學化學系的基礎上發(fā)展起來的。

華中科技大學材料與環(huán)境化學研究所作為化學與化工學院以研究腐蝕防護和新材料開發(fā)的專業(yè)研究所，自創(chuàng)建以來為我國的腐蝕防護事業(yè)的發(fā)展做出了突出成就，也為國內(nèi)的腐蝕防護學科培養(yǎng)了大批科研專業(yè)人才：華中科技大學材料與環(huán)境化學研究所的前身是由原華中工學院與由原石油部科技司于1983年共建的油田腐蝕與防護研究室，該研究室更早的雛形可最追溯到華中工學院化學教研室金屬腐蝕科研組。自上世紀50年代，在華中工學院以我國腐蝕科學的老前輩葉康民教授為代表的課題組，就展開金屬腐蝕與防護的教學科研工作，從事材料腐蝕與電化學保護的研究，上世紀60年代前期已成為我國僅有的幾個的腐蝕與防護專業(yè)研究生教育的機構(gòu)之一，并出版了《金屬腐蝕與防護概論》（人民教育出版社）。從上世紀70年代前期開始，葉康民教授、鄭家燊教授和丁詩健教授為代表的課題組開展了油田緩蝕劑的系列研究工作，先后研制的“油氣田酸化緩蝕劑”、“7701復合酸化緩蝕劑”、“7801高溫濃鹽酸緩蝕劑”，填補了我國在油田酸化緩蝕劑方向的空白，其研究成果并分別獲得全國科學大會獎、國家發(fā)明獎、國家經(jīng)貿(mào)委新產(chǎn)品金龍獎和國家教委優(yōu)秀科技成果獎等。

圖1.華中科技大學正門照片

上世紀八十年代到九十年代，在以鄭家燊教授、郭稚弧教授、張華民教授、許立銘教授、俞敦義教授為核心的科研團隊努力下，研究室先后承擔并完成了國家“九五”科技攻關項目、國家自然科學基金“八五”、“九五”重大科研項目、中國石油天然氣總公司“六五”、“七五”、“八五”科研項目16項，以及各石油企業(yè)委托項目40余項，其研究成果獲國家科技進步獎1項、石油部科技成果獎2項、石油天然氣總公司科技進步獎5項。在人才培養(yǎng)方面，從1983年起，受原石油部教育局委托，研究室共招收培養(yǎng)了三屆105名應用化學（金屬腐蝕與防護）專業(yè)本科生，這些學生畢業(yè)后全部進入我國油田及相關科研院所，多數(shù)已成長為油氣田腐蝕與防護的技術(shù)中堅和領軍人物。研究室成為了我國油氣田腐蝕與防護技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)的重要基地。

進入新世紀以來，研究所在人才培養(yǎng)和科學研究兩方面都獲得了進一步拓展。2006年獲批建設湖北省材料與服役失效重點實驗室。2011年7月，腐蝕與防護研究室更名為材料與環(huán)境化學研究所。本研究所立足化學與材料、環(huán)境和能源交叉學科領域，面向國家和社會經(jīng)濟發(fā)展的重大需求，開展材料的腐蝕失效機理與防護技術(shù)研究，新型能源存儲與轉(zhuǎn)換材料和器件、以及新型有機光電子材料與器件的研究，在金屬腐蝕與防護、能源存儲與轉(zhuǎn)換材料、醫(yī)用置入材料和環(huán)境電化學等領域形成了特色。

記者：請重點介紹一下材料與環(huán)境化學研究所及其主要研究方向？在國內(nèi)外業(yè)界的重要影響力？

郭教授：材料與環(huán)境化學研究所現(xiàn)有兩大研究團隊。一是 腐蝕與防護研究團隊，現(xiàn)有教授6人，副教授3人，博士后3人，還有博士生和碩士生共計50余人。團隊主要研究材料在工業(yè)與自然環(huán)境中的腐蝕行為、高效多功能緩蝕劑、微生物腐蝕與控制、腐蝕監(jiān)測技術(shù)和防護方法等。團隊特別關注油氣勘探開發(fā)、石油化工、橋隧交通、發(fā)變電站和海洋工程等重大設施中的腐蝕機理和防護新技術(shù)研究。從2008年起的近十年來，本團隊承擔973子課題、國家重大專項子課題、863課題、國家自然科學基金、國際合作項目31項，以及一大批省部級攻關課題和企業(yè)委托研究，在腐蝕電化學、緩蝕劑、腐蝕監(jiān)測技術(shù)與裝備、油氣田CO2/H2S腐蝕與防護、微生物腐蝕與控制、污水處理與資源再生技術(shù)等方向取得了顯著成果和重大的社會經(jīng)濟效益。其成果獲省部科級科技成果獎3項，中國腐蝕與防護學會科技成果獎1項，申請發(fā)明專利55項，在國內(nèi)外重要學術(shù)期刊上發(fā)表論文700余篇，其中在Corros. Sci.、Electrochem. Comm.、Electrochim. Acta及JECS等重要國際學術(shù)期刊上發(fā)表論文200余篇。主編國家十三五規(guī)劃教材1部，作為副主編參編中英文專著5部。團隊成員在中國腐蝕與防護學會和材料表面工程學會等學會中擔任重要職務。腐蝕與防護團隊經(jīng)過30余年的建設和發(fā)展，對我國腐蝕科學與防護技術(shù)的發(fā)展做出了應有的貢獻，在相關學科領域具有重要的學術(shù)地位和影響力。同時，腐蝕與防護團隊也十分重視產(chǎn)、學、研協(xié)同，先后將高溫二氧化碳緩蝕劑、壓裂酸化緩蝕劑、綠色水處理化學藥劑產(chǎn)業(yè)化，為石油石化行業(yè)安全生產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)及在腐蝕環(huán)境苛刻的油氣開發(fā)，提供了經(jīng)濟、可靠的腐蝕控制技術(shù)，年產(chǎn)值超過5000萬元。此外，在腐蝕監(jiān)檢測儀器開發(fā)領域研究成果的產(chǎn)業(yè)化也取得不俗的成績，依托相關技術(shù)組建的公司已于2016年在新三板上市，為石油石化、海洋工程、船舶、航空和電力行業(yè)的設備腐蝕安全與在線監(jiān)控提供服務，承接了大量現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測工程項目，取得了較好的經(jīng)濟與社會效益，現(xiàn)年產(chǎn)值已超過2000萬元。

圖2.郭興蓬教授在烏克蘭基輔理工大學訪問照片

研究所的另一團隊是新能源材料研究團隊。2011年以來，我們所連續(xù)引進了王帥教授、王得麗教授和夏寶玉教授三位中組部青年千人計劃入選者，以他們?yōu)閷W術(shù)帶頭人，形成了一只充滿活力的創(chuàng)新團隊，團隊還包括楚天學子2人，副教授5人，博士后7人，博士及碩士研究生60余人。新能源材料團隊積極開展新材料和新能源研究，在新型有機光電子材料、新型燃料電池電極材料、高比能鋰電池電極材料、金屬/空氣電池電極材料、 超級電容器電極材料、電化學制氫催化材料、高性能光電子器件等方面取得了一系列有特色的研究成果。近5年來，新能源材料方向承擔了教育部回國啟動重點基金、國家“973”、國家科技重大專項和國家自然科學基金、863項目11項，國防預研、省部級重點/攻關課題、省部級人才計劃等12項。在Nat.Commun.、 Adv. Mater.、Angew Chemie、ACS Nano、Nano Lett.、Adv. Energy Mater.、Nano Energy等國際高水平刊物上發(fā)表論文100余篇，申請發(fā)明專利近30項，其中3項已實現(xiàn)300萬的成果轉(zhuǎn)化。厘米級單晶石墨烯的制備獲得2015年華中科技大學10大杰出科技成果獎，超快柔性儲能的相關研究成果入選國家“千人計劃”2015年度五項關注的“探索&成績”。

圖3.研究所腐蝕與防護團隊部分教師在西安舉行的第十九屆全國緩蝕劑學術(shù)討論會上合影

圖4.研究所新能源材料團隊部分教師在化學樓前合影

圖5.海上風電混凝土承臺（上）及港珠澳大橋混凝土墩臺（下）鋼筋銹蝕與陰保遠程監(jiān)控現(xiàn)場

記者：請談談您對材料腐蝕與防護學科的看法。該學科目前面臨哪些機遇和挑戰(zhàn)，應如何應對？

郭教授：材料腐蝕與防護是材料科學與工程學科的重要領域，同時，它也跨越了材料學科本身，與化學、生命和環(huán)境等學科密切相關。它是一個基礎學科也是一個應用學科，更是一個交叉學科。材料的腐蝕與防護是材料能否在工程中實際應用、設施和裝備是否能安全服役的基礎與前提，因此，材料腐蝕與防護是一個隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科技進步與人類活動空間的拓展，不斷創(chuàng)新發(fā)展的學科。特別是，在可持續(xù)發(fā)展、綠色經(jīng)濟已成為社會發(fā)展主旋律的今天，腐蝕損失占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值GDP的百分數(shù)已不只是一個國家腐蝕防護技術(shù)水平的指標，也是一個國家工業(yè)文明和社會文明的一個重要指標。人類活動所到達的新領域（深海、深地、深空、極微）、不斷創(chuàng)制出來的新材料的腐蝕問題和腐蝕機理，腐蝕控制的新方法、以及新材料在防腐蝕領域的應用都是材料腐蝕學科的機遇和挑戰(zhàn)，也是腐蝕與防護學科未來發(fā)展的方向。

記者：請您給我們分享一下在多年的科研歷程中，有哪些典型案例給您留下過深刻印象，它對您以后的科研工作產(chǎn)生了哪些積極影響？

郭教授：對我來講，東方1-1海上氣田CO2腐蝕與緩蝕劑研究是一個很具挑戰(zhàn)性的工作。東方1-1氣田是我國自主開發(fā)的第一個海上大氣田，所產(chǎn)天然氣中平均二氧化碳含量超過20%，部分氣井產(chǎn)氣二氧化碳的含量高達70%，屬于強腐蝕環(huán)境，國外也少有開發(fā)如此高含CO2的氣田的經(jīng)驗。該氣田①具有高含CO2高產(chǎn)氣井的腐蝕特征，氣體流速高，凝析水膜沒有緩沖性，CO2濃度高，腐蝕速度大；②具有低PH值的析氫腐蝕特征，特別是對于溫度較低的海底外輸管線，腐蝕反應還原的氫可能對管材造成氫損傷；③氣井和平臺設備和海底管線之間存在不同金屬材質(zhì)的直接耦接，可能產(chǎn)生嚴重的電偶腐蝕；④110km的海底管線中途不可能有緩蝕劑的加注口和腐蝕檢測點，對緩蝕劑的氣載分散性提出了極其苛刻的要求。同時，這個項目也是我們研究所第一次以投標的方式獲得的研究項目。如何評價環(huán)境的腐蝕性和材料的腐蝕行為、如何盡快開發(fā)高效緩蝕劑并產(chǎn)業(yè)化、如何優(yōu)化緩蝕劑加注工藝并在線評價評價防護效果？這些對課題組來說是一個全新的挑戰(zhàn)。經(jīng)過一年半夜以繼日的艱辛攻關，在課題組全體成員以及氣田現(xiàn)場科技人員的共同努力下，基本弄清了氣田作業(yè)環(huán)境的腐蝕行為與規(guī)律，開發(fā)出了具有優(yōu)良的抗沖刷、抑滲氫、綠色環(huán)保的高效CO2氣田緩蝕劑，該系列緩蝕劑的綜合技術(shù)指標達到國際領先水平，保證了我國首個自主開發(fā)的高含CO2氣田按計劃啟動投產(chǎn)。腐蝕監(jiān)測評價表明，整個氣田腐蝕狀態(tài)等到很好的控制，已持續(xù)安全生產(chǎn)超過13年。該項目獲得兩項省部級科技成果獎。這項研究也為我國后續(xù)的CO2油氣田腐蝕防護技術(shù)、CO2驅(qū)提高原油采收率的規(guī)模化應用提供了很好經(jīng)驗，為研究所后來承擔許多與CO2腐蝕防護的重大研究項目奠定了良好基礎。

通過這個項目，我們認識到，現(xiàn)場腐蝕特別是大型基礎設施的腐蝕與控制，是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要扎實的基礎研究支撐，需要多學科的交叉突破，更需要實驗室研究和現(xiàn)場試驗的完美協(xié)同，因此，研究計劃的科學設計、團隊協(xié)同創(chuàng)新、超越甲、乙方的協(xié)同配合，是解決復雜問題、突破技術(shù)瓶頸實現(xiàn)重大技術(shù)創(chuàng)新的關鍵。

記者：請展望一下您所在學院的科研規(guī)劃和未來發(fā)展方向？

郭教授：面對深海、深地和極地資源開拓的國家戰(zhàn)略需求，以及裝置的集成化與微型化的發(fā)展趨勢，我們研究所將積極開展以上述需求為背景的極限條件和多場（流體、應力、電、磁）耦合下，金屬材料/環(huán)境的界面過程與控制技術(shù)探索，研究極端環(huán)境下從微型器件到大型裝備跨尺度體系的材料服役可靠性的新方法與新技術(shù)；探索新型功能材料的腐蝕失效機理與防護方法；開展微電子/微機械系統(tǒng)的腐蝕機理、防護方法以及腐蝕監(jiān)測技術(shù)研究；構(gòu)建具有缺陷感知與自我修復的智能耐蝕材料與涂層體系，開發(fā)具有行為可控的高效多功能緩蝕劑。這些領域也是我們腐蝕與防護科學工作者所面臨的機遇與挑戰(zhàn)。

同時，基于人工智能和大數(shù)據(jù)理論建立材料失效的智能傳感與故障預警的泛在網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)從工業(yè)裝置到大型基礎設施的全壽命周期安全監(jiān)測與風險管理，對于提過我國基礎設施的服役安全與耐久性，對于國民經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展也是一個非常重要的研究領域。

此外，我們研究所將立足國家大力發(fā)展清潔能源和新型儲能材料的戰(zhàn)略需要，繼續(xù)著力于高穩(wěn)定性能、長服役壽命的電化學儲能材料和電催化材料的研究，探索高效、廉價的新型非貴金屬氧還原催化劑的制備技術(shù)及其催化機制，開發(fā)高效能源存儲與轉(zhuǎn)換材料及器件，為國家的新能源戰(zhàn)略做出應用的貢獻。

后記

急國之所急，研國之所需是每個華中大人堅信的理念。海到無邊天作岸，山登絕頂我為峰！我們相信每一個華中大人定會協(xié)同創(chuàng)新、開拓進取、學有所成，為國家經(jīng)濟建設和國民經(jīng)濟的發(fā)展，為中華民族的偉大復興做出更大的貢獻。

人物簡介

郭興蓬教授近照郭興蓬，華中科技大學教授，博士生導師，廣州大學副校長。現(xiàn)兼任中國腐蝕與防護學會監(jiān)事、緩蝕劑專業(yè)委員會主任。擔任《中國腐蝕與防護學報》《腐蝕科學與防護技術(shù)》《材料保護》《腐蝕與防護》《表面技術(shù)》《石油與天然氣化工》等期刊編委。分別在湖南大學、華中理工大學和日本國立新瀉大學獲得學士、碩士和博士學位。1985—1991年在華中理工大學任教，1996—1999年在日本帝國石油技術(shù)研究所工作，1999年11月受聘為華中科技大學教授。曾先后擔任華中科技大學化學與化工學院材料與環(huán)境化學研究所所長、化學與化工學院院長、學科建設辦公室主任、教務處長，2017年6月起任廣州大學副校長。主要從事腐蝕電化學/緩蝕劑原理與應用/微系統(tǒng)腐蝕/油氣田腐蝕與防護等領域的教學與研究工作，主持973子課題、國家重大專項子課題、863項目、國家自然科學基金項目、國際合作項目和校企合作項目等30余項，發(fā)表SCI論文140余篇，獲國家發(fā)明專利授權(quán)8件、省部級科技成果獎3項。2012年獲國務院政府特殊津貼。

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責任編輯：王元

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