为庆祝中国共产党成立105周年,讴歌党的光辉历程,展现我院职工矢志科技报国、潜心科研攻坚的昂扬风貌,引导广大职工传承红色基因、勇攀科技高峰,为加快抢占科技制高点、建设科技强国作出更大贡献,中国科学院工会举办了“初心如磐跟党走 科技报国启新程”主题诗文书画摄影大赛。现将优秀作品线上展示。
在腐蚀科研深处读懂科学家的赤子之心
材料的失效,常常不是从轰然断裂开始的,而是从一次看不见的腐蚀反应、一处细小的表面缺陷、一个进入金属内部的氢原子开始的。在实验室里,一根根钢样在慢应变速率拉伸过程中突然断开。它表面没有明显损伤,变形也并不剧烈,却在某一瞬间失去了继续承载的能力。那一刻,我真切感受到,材料失效从来不是抽象的概念。油气管网、深海装备和飞行器等,都依赖材料在复杂环境中的长期可靠服役。一旦材料失效,后果可能远远超出实验室本身。
我的科研工作正是从腐蚀和氢脆的交汇处展开的。我在课题研究中不断思考:氢如此微小而隐蔽,如何把腐蚀反应、氢的进入和扩散与最终断裂真正联系起来?每当困惑时,我常常回过头去读李薰先生关于氢脆的工作。面对钢中白点和脆性断裂等重大问题,他没有停留在经验判断和现象描述上,而是深入追问钢中氢的来源、扩散、聚集及其对裂纹形成的影响。这让我明白,越是看不见的问题,越要从本质出发,用扎实的实验去接近真相。今天,随着氢能快速发展,这一问题变得更加迫切。为回答“氢从哪里来、如何进入材料、如何在应力作用下富集并致裂”这些问题,我们团队搭建高压和常压氢脆试验装置,发展原位同步辐射和中子成像方法(图1),希望把氢的产生、渗透、扩散、捕获和致裂过程串联起来。实验室里每一条氢渗透曲线、每一次衍射峰的变化、每一个断口上的准解理台阶,都提醒我:真正的机制往往藏在细节之中。

图1. 同步辐射装置开展氢脆机理研究试验,摄于日本
如果说李薰先生让我看到科学家面向国家需求的担当,那么葛庭燧先生则让我体会到基础研究中静水深流般的力量。他在艰苦条件下开创和发展了内耗研究。内耗看似只是一个微弱信号,却能够反映材料内部缺陷、溶质原子、位错、晶界、相界以及相变过程对外界扰动的响应。一个小小的内耗峰,可能对应着原子的迁移;一个峰位的变化,可能暗示缺陷结合状态的改变;一个峰强的升降,可能反映材料内部结构的演化。葛庭燧先生的研究告诉我们,科学发现有时并不来自宏大的现象,而来自对微弱信号的长期守候。这也启发我,在研究氢脆时,只有把这些细微变化与宏观断裂行为联系起来,才能真正解析氢脆发生发展的内在机制。
回望金属所老一辈科学家们,我最受触动的,不只是他们在科研领域作出的贡献,更是他们在国家需要时毅然归国的赤子之心。归国不是简单的地理迁移,而是一种价值选择:祖国需要什么,就研究什么;条件越是艰苦,越要把根扎得更深;问题越是困难,越要用科学的方法去回答。这种精神,也体现在我国腐蚀野外台站60余年的建设积累中。腐蚀野外台站是我所师昌绪先生主导创建的一项服务国家重大需求的基础工程。“十四五”期间,在研究所的大力支持下,腐蚀野外台站在沈抚新区完成新建设(图2),进一步拓展了真实环境腐蚀暴露、长期数据积累。参与和依托野外台站工作,也让我更加理解“长期主义”的意义。试样挂到野外,并不会马上给出答案;土壤中的腐蚀过程、大气中的干湿循环和腐蚀产物膜的演化,都需要时间来记录。那些定期回收的试样、持续积累的环境数据、反复分析的腐蚀形貌和产物组成,看似普通,却支撑着材料选材、寿命预测、防护设计和标准制定。只有把实验室中的机制研究与野外台站的真实环境数据结合起来,才能更准确地理解材料在复杂服役条件下的腐蚀和失效风险,并指导新材料的研发。目前,面向新能源发展等重大需求,我们也在进一步推动工程材料极端环境服役评价能力建设。

图2.“十四五”新腐蚀野外台站大气腐蚀观测,摄于沈抚新区
未来的科研道路仍会有失败的实验、难以解释的数据和久久无法突破的问题。但我相信,只要始终保持对科学的敬畏、对国家需求的担当、对真实数据的尊重,我们就能在一次次探索中不断接近问题的本质。那些看不见的氢原子,终将被更清楚地认识;那些微弱的内耗信号,终将汇聚成理解材料行为的重要证据;那些在野外环境中默默暴露多年的试样,也终将成为保障重大工程安全服役的坚实基础。真正的科研,不只是完成一篇论文,更是在时代的召唤中,把个人探索融入国家需求,用长期积累、基础工程和扎实数据,写下属于科研工作者的回答。
