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韓恩厚:自主研發(fā)防腐蝕技術(shù) 破解世界級腐蝕難題

時(shí)間:2023-12-05供稿單位:黨委宣傳部瀏覽量:2966

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  【人物簡(jiǎn)介】韓恩厚,華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、先進(jìn)技術(shù)研究院研究員,廣東腐蝕科學(xué)與技術(shù)創(chuàng )新研究院院長(cháng)、中國科學(xué)院金屬研究所的兼職高級訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者,亞太材料科學(xué)院(APAM)院長(cháng)、(聯(lián)合國)世界腐蝕組織(WCO)亞澳非區域辦公室負責人、Corrosion Reviews主編,新世紀百千萬(wàn)人才工程國家級人選。2023年當選中國工程院院士。

  長(cháng)期從事腐蝕機理、耐腐蝕材料、腐蝕控制技術(shù)、工程結構與裝備腐蝕服役安全評定與剩余壽命評估研究與應用。研發(fā)出多種腐蝕控制與服役安全評定技術(shù),已在核電、飛機、管道、電網(wǎng)、船舶、汽車(chē)、航天、海洋等多領(lǐng)域應用。

  三次擔任國家973腐蝕項目首席科學(xué)家以及國家重大科技專(zhuān)項課題負責人、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目和國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項目負責人等,目前正擔任國家自然科學(xué)基金重大項目課題負責人等。發(fā)表論文700余篇,他引28000余次,H因子84,G指數122;授權發(fā)明專(zhuān)利140余件(含美國專(zhuān)利3件);合作起草并發(fā)布我國國家標準4項、行業(yè)標準2項、團體標準23項;合作著(zhù)編譯著(zhù)作10部(含章節);國內外大會(huì )和邀請報告170余次(國際80余次、國內90余次);培養畢業(yè)研究生100余名。以第一完成人曾獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎2項、國家科技進(jìn)步二等獎1項、省部級一等獎5項。2012年獲何梁何利科技進(jìn)步獎,2016年獲惠特尼獎,2019年獲探月工程嫦娥四號任務(wù)突出貢獻者,2021年獲錢(qián)三強科技獎。曾獲全國優(yōu)秀科技工作者、國務(wù)院政府津貼等多項榮譽(yù)獎勵。


神舟十三號在太空飛行,如何抵擋太空環(huán)境腐蝕?核電站如何“強健體魄”,實(shí)現長(cháng)期安全服役?埋地管道“長(cháng)龍”如何能做到百年安好?

 韓恩厚教授為師生作報告


 三十余年深耕腐蝕控制領(lǐng)域

  金屬的癌癥、無(wú)焰的火災、隱蔽的殺手……腐蝕在學(xué)術(shù)界可謂“臭名昭著(zhù)”,如此聲名狼藉主要源自其擁有的巨大破壞力?!坝筛g引發(fā)的危害和經(jīng)濟損失,幾乎遍及所有制造業(yè)。同時(shí),它還會(huì )造成環(huán)境危害、工程壽命縮短、產(chǎn)品質(zhì)量低劣,甚至釀成重大災難性事故?!表n恩厚介紹道。據統計,我國每年為材料腐蝕付出的經(jīng)濟代價(jià)占國內生產(chǎn)總值比重為3.4%~5%,遠大于所有自然災害損失的總和;世界腐蝕組織的數據表明,腐蝕代價(jià)占全球GDP的3%~5%。

  在腐蝕控制領(lǐng)域深耕三十余年,韓恩厚的科研生涯基本與腐蝕緊密相關(guān),不僅是通過(guò)腐蝕防控技術(shù)服務(wù)于國家重大工程實(shí)施,他還希望能夠推動(dòng)腐蝕學(xué)科的發(fā)展。盡管已經(jīng)是享譽(yù)國際的學(xué)者,在每年4月24日的世界腐蝕日,韓恩厚還會(huì )親自給中小學(xué)生等群體做有關(guān)腐蝕的科普講座,堅持十二年,從未間斷。

  “作為腐蝕防護領(lǐng)域的頂級科學(xué)家,韓老師為人非常謙和,和我們年輕老師交流討論也是一點(diǎn)架子都沒(méi)有?!笔迥昵?,彼時(shí)還是青年教師的杜軍和韓恩厚在一場(chǎng)“環(huán)黃海國際鎂合金會(huì )議”上有過(guò)初次交流。

  正是這種在科學(xué)和同行面前認真而謙遜的態(tài)度讓韓恩厚不斷捕捉科研的靈感,研發(fā)出高性能、低成本腐蝕控制技術(shù)。

  1998年,從麻省理工學(xué)院回國的韓恩厚,腦子里一直在考慮“納米”這個(gè)概念。是不是可以嘗試將納米技術(shù)運用到涂料里?這一想法得到了金屬所柯偉院士的支持。有了好的想法就要去實(shí)現它,不到四十歲的他,和院士們同臺PK,作為首席科學(xué)家,拿下了科研路上的首個(gè)973項目?!坝每茖W(xué)的方法解決發(fā)展中遇到的實(shí)際問(wèn)題”是在場(chǎng)專(zhuān)家的評價(jià)。隨后,經(jīng)過(guò)三期973項目的持續研究,韓恩厚不斷創(chuàng )新,解決了飛機、管道、核電站等行業(yè)中存在的關(guān)鍵難題。

  以韓恩厚為第一完成人的項目“納米氧化物濃縮漿與納米復合涂料”,也讓他在2006年首次獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。此后,他帶領(lǐng)團隊攻克了傳統鎂合金防護涂層無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足高性能防腐和導電的難題。

  韓恩厚教授在科研中


 自主研發(fā)技術(shù)獲得國外同行“點(diǎn)贊”

  工業(yè)越發(fā)達對腐蝕技術(shù)的需求越旺盛。目前,我國在運行的核電站數量全球第二,在建的核電站數量為全球第一,對于保障核電站安全運轉有著(zhù)迫切需求。

  國內某大型核電站核一級彎頭經(jīng)過(guò)近19年的服役后,發(fā)生故障,可能對環(huán)境造成安全隱患。但那時(shí)中國人在百萬(wàn)千萬(wàn)大型商用核電站核島關(guān)鍵部件的原因分析與解決辦法上缺乏話(huà)語(yǔ)權與自主權,甚至外國工程師在處置過(guò)程中都不允許中國人看。針對該損傷事件,外國專(zhuān)家給出了“氧致腐蝕疲勞”的結論,認為是我國核電廠(chǎng)運行不好導致的問(wèn)題。如果以此結論,不僅要采用更高成本的運行參數,而且需要大量更換彎頭,這將造成極大的經(jīng)濟損失。在這個(gè)國外牢抓在手的領(lǐng)域,韓恩厚的團隊基于承擔國家973等重大項目的良好科研積累,推本溯源,發(fā)現真正的原因其實(shí)在于沿晶應力腐蝕開(kāi)裂,屬于制造質(zhì)量不好導致的問(wèn)題。外國專(zhuān)家也不得不服氣,韓恩厚證明了中國人有能力解決核島關(guān)鍵的問(wèn)題。

  核電站認為:“在國內首次牽頭完成百萬(wàn)千瓦級核反應堆一回路關(guān)鍵管道部件的安全評定與壽命預測”,從而實(shí)現了我國核電站核島關(guān)鍵部件服役安全及剩余壽命評價(jià)的從無(wú)到有,一舉打破國際壟斷。相關(guān)成果已成功用于我國自主三代核電材料國產(chǎn)化的評定和現役核電站運行許可證延續中。

  “我們遇到的技術(shù)問(wèn)題必須依靠中國科學(xué)家自主來(lái)解決?!边@種使命感和責任感的驅動(dòng)下,韓恩厚率領(lǐng)研究團隊研制出模擬核電設備腐蝕失效的系列原位測試裝備與技術(shù),實(shí)現了國產(chǎn)化材料的系統評價(jià),國外同行認為“在這個(gè)領(lǐng)域位于國際領(lǐng)先行列”,并榮獲2018年國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

  2016年,韓恩厚獲得腐蝕領(lǐng)域的個(gè)人最高成就——惠特尼獎,成為該獎項設置七十多年來(lái)首位獲獎的華人。國際腐蝕工程師協(xié)會(huì )評價(jià)他:“韓恩厚教授在環(huán)境促進(jìn)開(kāi)裂、涂料、壽命預測等方面取得了顯著(zhù)成就……特別是把這些研究結果應用于油氣管道、老齡飛機、核電站中。他在腐蝕科學(xué)與腐蝕工程領(lǐng)域是全球著(zhù)名的科學(xué)家。他發(fā)明了多種與眾不同的實(shí)驗室模擬新技術(shù),并且是使用這些新技術(shù)研究高溫高壓水中材料腐蝕的引領(lǐng)者?!?/p>

 韓恩厚教授與金屬系教師交流


 防腐蝕技術(shù)護航“大國重器”

  在航天領(lǐng)域,防腐蝕技術(shù)也同樣重要。韓恩厚提到,航天器除了滿(mǎn)足地面指標與儲存時(shí)的耐腐蝕外,還一定要應對空間原子氧腐蝕、冷熱循環(huán)、輻照老化等一系列極端環(huán)境挑戰。

  航天器對材料的重量是“克克計較”,航天領(lǐng)域需要專(zhuān)用的輕量化材料與防腐蝕技術(shù)。鎂是最輕的金屬結構材料,但那時(shí)我國還沒(méi)有在航天中試用過(guò)鎂這種材料,因為不清楚鎂的性能在空間環(huán)境之下是否符合要求。在韓恩厚牽頭承擔的國家973項目和國家重點(diǎn)基金項目支持下,研究并掌握了鎂合金在模擬空間環(huán)境中的多種潛在的損傷行為以及腐蝕控制技術(shù),從而成功推動(dòng)了鎂合金在我國空間裝備上的應用。

  “傳統的鎂合金防護涂層無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足高性能防腐和導電的難題,我們自主研制出了一種鎂合金表面防腐導電功能一體化的涂層,從神舟五號到神舟十三號,嫦娥、玉兔、天宮空間站、天和核心艙以及天問(wèn)火星探測器、祝融等,都應用了我們自主研發(fā)的先進(jìn)防腐蝕技術(shù)?!表n恩厚自豪地分享道。

  “在中美加國際合作項目支持下,當年全球防腐蝕技術(shù)做得最好的11家單位接受?chē)H盲評,最終我們中國人的防腐蝕技術(shù)脫穎而出,被評價(jià)為技術(shù)性能最佳、成本最低,各項指標國際領(lǐng)先,適合規模使用。這種轉化膜技術(shù)就是我們主動(dòng)讓部件表面生成非常薄的膜層,厚度不到一微米,僅僅是這么一點(diǎn)膜層就能夠實(shí)現腐蝕防護?!?/p>

  除了導電鍍層與轉化膜外,韓恩厚團隊還發(fā)明了鎂合金自封孔型微弧氧化技術(shù),耐蝕性比傳統技術(shù)提高4~5倍,可同時(shí)滿(mǎn)足地面儲存耐腐蝕、在太空使用時(shí)抗高低溫、強輻射等綜合性能要求,已成功在長(cháng)征系列運載火箭的鎂質(zhì)慣組支架上使用。在航天材料耐腐蝕領(lǐng)域的創(chuàng )新,讓韓恩厚獲得了“探月工程嫦娥四號任務(wù)突出貢獻者”稱(chēng)號。

 介紹研究院成果

  三年前,在廣州市黃埔區,韓恩厚牽頭創(chuàng )建了廣東腐蝕科學(xué)與技術(shù)創(chuàng )新研究院并擔任院長(cháng),新研發(fā)的防腐蝕涂料及多項技術(shù)已達到國內領(lǐng)先。韓恩厚透露,相關(guān)技術(shù)已應用于國務(wù)院重大輸水工程項目珠三角水資源配置工程中,為項目高質(zhì)量建設提供了科技支撐。同時(shí),他期待將以材料基因工程為代表的新研究方法、以人工智能代表的新技術(shù),融入腐蝕防護技術(shù),正在國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目支持下實(shí)現創(chuàng )新發(fā)展。

 韓恩厚教授和學(xué)生合影

  “韓老師不僅是科學(xué)家也是實(shí)干家。他常說(shuō),科學(xué)技術(shù)不應僅停留在實(shí)驗室,關(guān)鍵還是要落地應用?!辈┦可鹾f(shuō),老師嚴謹的科學(xué)精神以及謙虛態(tài)度值得自己終身學(xué)習?!绊n老師總是能用長(cháng)遠的眼光看待問(wèn)題,考慮事情全面而細致。跟著(zhù)他學(xué)習、工作讓我受益匪淺?!?/p>

  “做科研就像‘種莊稼’,種子種下后需要時(shí)間成長(cháng),并且需要灌溉、施肥等長(cháng)期的投入?!表n恩厚鼓勵青年科研人員要“坐得住、沉下心”,努力用自己的實(shí)際行動(dòng),奮力書(shū)寫(xiě)科技自立自強的時(shí)代答卷。

  今年,又有五位研究生慕名而來(lái)跟隨韓恩厚深造,此外團隊也不斷吸引著(zhù)優(yōu)秀青年人才的加入。目前,韓恩厚又帶領(lǐng)他們,一起在華南理工大學(xué)籌備著(zhù)耐蝕材料與關(guān)鍵裝備腐蝕控制技術(shù)方面的研究平臺?!拔覀兿嘈旁陧n老師這樣的技術(shù)‘大?!膸ьI(lǐng)下,我們的未來(lái)一定能取得更好的發(fā)展?!辈┦亢笱Τ@樣說(shuō)?!?/p>

 

《追夢(mèng)人》第21期

文 字:許穎

圖 片:受訪(fǎng)者提供

編 審:盧慶雷 許穎

總策劃:鄒浩

   

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