项目名称腐蚀电化学仪器方法的创新及应用厦门大学科技处.docx

项目名称腐蚀电化学仪器方法的创新及应用厦门大学科技处.docx

《项目名称腐蚀电化学仪器方法的创新及应用厦门大学科技处.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《项目名称腐蚀电化学仪器方法的创新及应用厦门大学科技处.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

项目名称腐蚀电化学仪器方法的创新及应用厦门大学科技处

一、项目名称:

腐蚀电化学仪器方法的创新及应用

推荐奖种:

教育部直报国家技术发明奖

推荐单位：

厦门大学

项目简介：

本成果属腐蚀电化学新仪器新方法、科学仪器、工业检监测、材料腐蚀与防护等交叉领域。

在国家自然科学基金“杰出青年基金”、“科学仪器专项”、重点/面上项目、国家973前期项目及国家技术支撑计划等10余项目资助下，面向国家科学仪器和工业检监测重大需求，针对国内外相关技术的共性和关键性问题，30余年来坚持不断创新、追求卓越，取得一批原创性、高水平的成果，共有4台套科学仪器和工业检、监测仪器方法实现工业化生产和商品化应用，取得显著成效：

STM辅助扫描电化学工作站（微区腐蚀电位电流分布测量系统）。

研制成功WF系列微区腐蚀电位电流分布测量系统，推出世界第一台STM辅助扫描电化学工作站，发展了多种富有特色的扫描电化学微探针技术，强化了科学仪器的功能和技术指标，为空间分辨电化学和微区腐蚀电化学研究提供了一种强有力的科学仪器，该仪器不仅已实现成果转化，推广国内相关科研应用，而且还首次打入国际市场，提升了我国在相关领域的国际学术地位。

埋置型多功能钢筋混凝土腐蚀传感器及监测技术。

随着我国跨海大桥、海底隧道、滨海核电站、高速铁路等重大基础设施不断涌现，钢筋混凝土结构耐久性和安全性倍受关切。

本成果针对钢筋混凝土腐蚀特点及界面关键性因素，在国际上首次研制成功可在工业现场同时监测钢筋腐蚀速度、腐蚀倾向性和混凝土中Cl-浓度和pH等关键性参数的复合型多功能腐蚀传感器及先进的腐蚀电化学测试技术，实现了钢筋混凝土结构腐蚀的精准、高效、全程监测，该技术已超越目前的国际先进水平，并在厦门翔安海底隧道、大亚湾核电站、沪昆高铁及港珠澳跨海大桥等重大工程获得应用。

便携式涂层/金属耐蚀性快速检测仪及涂层（混凝土）/金属界面腐蚀研究新方法。

（1）创立可用于研究金属/聚合物和金属/混凝土界面腐蚀空间分布的“阵列电极”测量系统;

（2）首次提出电化学循环极化法快速测评涂层/金属的耐蚀性的新原理，发明了由移动式双电解池电化学探头和微机控制的“便携式涂层耐蚀性快速检测仪，为工业现场快速检测涂层耐蚀性提供了一种独具特色的实用仪器。

以上原创性成果均拥有自主知识产权，综合性能超过现有国际同类商品化仪器的先进水平，或填补国内外相关技术空白。

已申请专利等知识产权20余项，其中获授权发明专利7项，实用新型专利3项，公开发明专利8项，软件著作权2项。

在国内外刊物发表相关论文113篇，引用1200次，培养博士/硕士研究生30余名，应邀在国内外重要学术会议和重要高校、研究机构做50余次大会报告和邀请报告。

本成果独创的“金属表面电位和电流分布测量系统”、“STM辅助扫描电化学工作站”、“埋人式多功能钢筋混凝土传感器及检测仪器”、“便携式涂层耐腐蚀性快速测试仪”已成功实现科技成果转化和商品化应用，对推进空间分辨腐蚀电化学研究及相关学科的发展、对提高我国在扫描电化学研究的国际地位、对腐蚀科学研究和腐蚀检监测技术进步做出积极贡献。

主要完成单位：

厦门大学、广州本原纳米仪器有限公司、厦门乐钢材料科技有限公司

主要完成人及其贡献：

林昌健：

项目负责人，提出所有仪器研发的总体学术思路和技术目标，制定总体研究计划和路线，指导解决所有关键技术问题，发明实验室科研用和工业现场用的电化学微探针、传感器及测量技术，推进仪器在科学研究和工业中的应用和拓展，主持仪器的产业化和商品化应用。

卓向东：

扫描电化学测试、扫描控制系统、涂层测试仪等相关电路及软件控制包的设计和编写。

吴浚瀚：

扫描隧道显微镜和扫描电化学测试系统信号的匹配，相关软件和硬件的协调和编写，组织仪器的工业化生产。

李彦：

仪器机械扫描系统的改进，仪器调试、性能改善等，并开展若干具体研究体系的应用研究。

林理文：

多种复合型扫描微探针的研发、仪器电化学单元的调试，仪器的商品化及推广应用。

董士刚：

多功能钢筋混凝土腐蚀传感器的研制，参与示范工程的检监检测工作。

叶陈清：

扫描电化学微探针技术的改进，仪调试及应用拓展。

胡融刚；扫描电化学微探针研制及应用。

田昭武：

指导微区电位分布测量系统的研制。

代表性论文专著目录

1.C.J.Lin*,J.L.Luo,X.D.Zhuo,Z.W.Tian,ScanningMicroElectrodeStudiesofthePittingCorrosionof18/8StainlessSteelinanEarlyStage,Corrosion,54,4（1998）265-270.

2.J.M.ZhangC.J.Lin*Z.D.FengZ.W.Tian,MechanisticStudiesofElectrodepositionforBioceramicCoatingsofCalciumPhosphatesbyanIn-SitupH-Microsensortechnique,J.ElectroanalyticalChemistry,452（1998）235-240.

3.C.-J.Lin*,R.-G.DuandT.Nguyen,In-SituImagingofChlorideIonsattheMetal/SolutionInterfacebyScanningCombinationMicroelectrodes,Corrosion,56,1（2000）41-47.

4.C.J.Lin*,X.ZhuoandT.Nguyen,AnArrayElectrodeTechniqueforMappingCorrosionPotentialatthePolymer/MetalInterface,CorrosionandReliabilityofElectronicMaterialsandDevices,R.B.Comizzoli,R.B.Frankenthal,J.D.Sinclair,Eds,1999,288.

5.ShaoMinhua,FuYan,HuRonggang,LinChangjian*,AStudyonPittingCorrosionofAluminumAlloy2024-T3byScanningMicroreferenceElectrodeTechnique,MaterialsScienceandEngineeringA,A344（2003）323-327.

6.Chang-JianLin*,Novelelectrochemicaltechniqueswithspatialresolutionanditsapplicationintheinvestigationoflocalizedcorrosions,TendsinPhysicalChemistry,Vol.10,2004：

207-213.

7.Ruo-ShuangHuang,Chang-JianLin*,HughIsaacs,ADifferenceImagingTechniqueUsedtoStudyStreakingCorrosionofAluminumAlloysAA7075andAA8006inChlorideSolution,ElectrochemicalandSolid-StateLetters,9

（2）B11-B14（2006）.

8.林昌健*等，空间分辨电化学研究新方法，《固体表面物理化学若干研究前沿》万惠霖等著，厦门大学出版社，2006.

9.Rong-GuiDu,Rong-GangHu,Ruo-ShuangHuangandChang-JianLin*,In-situMeasurementofCl-ConcentrationsandpHattheReinforcingSteel/ConcreteInterfacebycombinationsensors,AnalyticalChemistry,78（2006）:

3179-3185.

10.R.S.Huang,C.J.Lin*,H.S.Isaacs,MeasuringStreakingRatesofanAl-ZnAlloyUsingaDifferenceImagingTechnique,CorrosionScience,48（2006）:

1867-1873.　

11.BingZhao,Jian-HuaLi,Rong-GangHu,Rong-GuiDu,Chang-JianLin*，Studyonthecorrosionbehaviorofreinforcingsteelincementmortarbyelectrochemicalnoisemeasurements.ElectrochimicaActa,52（2007）3976－3984.

12.社，2009，北京，ISBN978-7-5023-6294-2.》.

13.YanLi,Ronggang,Hu,RonguiDu,ChangjianLin*,Corrosioninitiationof1Cr18Ni9TistainlesssteelinHClsolutionstudiedusingelectrochemicalnoiseandin-situatomicforcemicroscope,ElectrochimicaActa,54（2009）7134–7140.

14.李兰强,董士刚,王伟,胡融刚,杜荣归,林昌健*,王佳，混凝土中钢筋腐蚀早期过程宏观腐蚀电池与微观腐蚀电池相互作用，中国科学:

技术科学，40（9）2010:

1104-1108.

15.Bin Lin,RonggangHu,ChenqingYe,YanLi and ChangjianLin*,Astudyontheinitiationofpittingcorrosionincarbonsteelinchloride-containingmediausingscanningelectrochemicalprobes,ElectrochimicaActa,55,22（2010）:

6542-6545.

16.Shi-GangDong,Chang-JianLin*,Rong-GangHu,Lan-QiangLi,Rong-GuiDu，EffectiveMonitoringofCorrosioninReinforcingSteelinConcreteConstructionsbyaMultifunctionalSensor,ElectrochimicaActa,56（2011）1881-1888.

17.Shi-GangDong,BingZhao,ChangJianLin*,RongGuiDu,RongGangHu,GregoryXiaogeZhang，Corrosionbehaviorofepoxy/zincduplexcoatedrebarembeddedinconcreteinoceanenvironment,ConstructionandBuildingMaterials,28（2012）72–78.

18.JunrenLin,ChangjianLin*,ZhongyuLin,YanZhao,RongguiDu,InsitumeasurementofthetransportprocessesofcorrosivespeciesthroughamortarlayerbyFTIR-MIR,CementandConcreteResearch,42（2012）95-98.

19.Chen-QingYe,Rong-GangHu,YanLi,Chang-JianLin*,Jin-ShanPan,Probingtheverticalprofilesofpotentialinathinlayerofsolutionclosedtoelectrodesurfaceduringlocalizedcorrosionofstainlesssteel,CorrosionScience，61（2012）242–245

20.ChenqingYe，ChangjianLin*，EISanalysisonchloride-inducedcorrosionbehaviorofreinforcementsteelinsimulatedcarbonatedconcreteporesolutions，JournalofElectroanalyticalChemistry，688（2013）275–281.

主要知识产权证明目录：

1.田昭武林昌健卓向东,测量电位分布的自动扫描装置,86103043.5，已授权

2.林昌健，测量金属/聚合物界面电位分布的一种阵列电极，95215956.2（ZL95215956.2实用新型）已授权。

3.林昌健卓向东等,金属基复合材料界面二维电位分布测量系统,95107524.1（ZL95107524.1）已授权。

5.林昌健卓向东等，便携式金属/有机涂层耐腐蚀性快快速测试仪,

ZL98125839.5（已授权，授权日2001-12）。

6．林昌健，胡融刚，李彦，一种复合型扫描氯离子敏感微探针极其制备方法，已授权（2007.7.16）（专利号：

ZL200510060012.4）。

7．林昌健李彦卓向东胡融刚，扫描隧道显微镜和扫描微电极联用测量系统及测量技术（专利号：

ZL200510052314.7，已授权（2009.9.23）。

8.林昌健董士刚，胡融刚，杜荣归，一种用于监测钢筋混凝土结构腐蚀的多功能传感器，发明专利，ZL200810071522.5

9.文海涛林昌健董士刚黄中原,一种混凝土中钢筋腐蚀在线监测系统,实用新型，申请号ZL200820120592.0，已授权2010年

10．林昌健，胡融刚，李彦，卓向东，杜荣归，扫描微pH电极法原位测量局部腐蚀体系pH分布图像，发明专利（申请号：

200510060012.4，公开号：

CN100360928C）。

12．文海涛林昌健董士刚黄中原,一种混凝土中钢筋腐蚀在线监测系统，发

明专利，申请号200810062843.9，公开号CN101315324，2008.07.01

13．林昌健，吴运昌，一种用于监测工业设备腐蚀多功能腐蚀监测探头，201310044401.2,2013年02月25日申请。

14．林昌健;林理文;温力雄，一种原位测量STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针及其制备方法，申请号：

201410195612.0。

15．林昌健;林理文;温力雄，一种原位测量STM图像和氯离子浓度分布的复合微探针及其制备方法，ZL201420237729.6（实用新型）。

16．林昌健;林理文;温力雄，一种用于原位检测金属表面微区电流分布的微电极技术，CN103439532A。

2013

17．林昌健;林理文;温力雄，微探针及其制备方法一种带有双电极复合型扫描，申请号：

201410265812.9，2014.

18．吴浚翰，一种扫描微探针自动进样机构，实用新型专利，ZL2009200530407.

19．扫描微探针图像处理软件[SPM图像处理软件V1.0]，软著登字第009850号，登记号：

2003SR4759。

20．扫描微探针控制软件[SPM控制软件V3.3]，软著登字第059863号，登记号：

2007SR37743。

推广应用情况：

（一）STM辅助扫描电化学工作站

已购置商品化仪器，并用于科研的单位有：

（1）华中科技大学化学与化工学院

（2）中山大学物理科学与工程技术学院

（3）海洋腐蚀与防护国防重点实验室

（4）北京化工大学材料科学与工程学院

（5）中国科学院金属研究所

（6）加拿大阿尔伯塔大学化学与材料工程学院

（7）瑞典皇家工学院

（8）浙江省电力试验研究院

已表示购置商品化仪器意向的单位：

（1）北京科技大学

（2）装甲兵工程学院

（3）中国科学院海洋研究所

（4）武汉大学

（5）哈尔滨工程大学

（6）中国船舶重工集团双瑞公司

（2）埋置型多功能钢筋混凝土腐蚀传感器及监测技术

已实现工程应用：

（1）宁波甬江隧道腐蚀监测

（2）厦门翔安海底隧道腐蚀监测

（3）大亚湾核电站钢筋混凝土工程腐蚀监测

（4）沪昆高铁钢筋混凝土工程腐蚀监测

（5）港珠澳跨海大桥钢筋混凝土结构腐蚀监测

（3）便携式涂层/金属耐蚀性快速检测仪

已购置商品化仪器，并用于工业生产有：

（1）厦门天厦群杰仪器有限公司

（2）厦门厦顺铝箔有限公司

（3）浙江省电力公司电力科学研究院

（4）鑫金诚防腐工程有限公司

（5）宁波海科结构腐蚀控制工程技术有限公司

（6）青岛海洋化工研究院

（8）中国船舶重工集团公司七二五研究所

（9）中国人民解放军海军装备技术研究所

（10）海军涂料检测中心

（11）杭州五源科技实业有限公司

（12）台湾电力公司

（13）厦门材料研究院

（14）装甲兵工程学院

二、项目名称：

新型富勒烯的合成

推荐奖种：

教育部直报国家自然科学奖

推荐单位：

厦门大学

项目简介：

本成果属于化学中的原子团簇化学研究领域。

富勒烯是一系列由五元环和六元环（有的也含有四元环或七元环）所构成的笼状全碳团簇，是有机太阳能电池中迄今仍不可替代的电子受体材料，理论上富勒烯同分异构体的数量几乎可用天文数字来形容，但迄今合成得到的却不足万分之一，这严重制约了富勒烯在相关科学与技术领域中的应用。

合成新型富勒烯的难度在于绝大多数富勒烯在结构上会出现五元环相邻的情况，而这种含有相邻五元环的富勒烯由于碳笼表面曲率增大及电子结构的反芳香性，使其变得活泼而难以制备。

本成果提出了“张力释放”和“局域芳香性”两个原理，通过氯化衍生合成了占全世界所合成总数40％以上的含相邻五元环的富勒烯，最为特殊的有C60的同分异构体、含三顺联五元环的C66、含七元环的C68、以及相邻五元环有利的C72等，这些原本高度活泼而不稳定的特殊富勒烯的合成改变了二十多年来人们普遍认同的“C60仅有Ih对称结构”的历史，证明了三重顺联五元环在富勒烯结构组成中具有普遍性，含七元环的富勒烯可“自下而上”而形成，并揭示了“独立五元环规则”的例外情况。

此外，应用本成果提出的两个原理还合成了小富勒烯C56、含三重五元环直接相邻结构的C64、含有相邻五元环结构的空心高富勒烯C78等。

有关含相邻五元环的新型富勒烯的稳定化、合成、分离和表征的研究，在具有重要影响的期刊上发表了论文20多篇，其中8篇代表作发表在Nat.Mater.、Nat.Chem.（2篇）、Nat.Commun.、J.Am.Chem.Soc.（3篇）和Angew.Chem.Int.Ed.，得到了Nature系列网（刊）的6次专题评述。

这些有关新型富勒烯的研究成果，不仅极大地丰富了富勒烯家族，还为富勒烯的形成机理研究提供了重要线索，为认识和研究富勒烯的特殊功能、拓展富勒烯的应用范围创造了重要机遇，带动了国际富勒烯的研究，被Chem.Commun.,2013,49,1039评价为是“目前富勒烯科学的一个热点”（nowadaysahottopicinfullerenesscience）。

Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,5431以三页纸的版面专文评述了本成果的相关研究成果，并总结道：

“这些新成果开辟了研究最不寻常的、含相邻五元环富勒烯的化学反应、光学、电子性质及其实际应用的新道路”（Thesenewresultsopenanewavenueforthestudyofthechemicalreactivity,opticalandelectronicproperties,andpracticalapplicationsofthemostunusualnon-IPRfullerenes）。

主要完成单位：

厦门大学

主要完成人及其贡献：

序号

姓名

单位

主要贡献

1

谢素原

厦门大学

全面负责整个项目的具体实施,总结项目的研究工作。

是八篇代表作的通讯作者，在所有五个发现点中，均具有重要贡献。

2

谭元植

厦门大学

主要负责实验研究，是代表作1－6和8的第一作者，在全部五个发现点中均有重要贡献。

3

郑兰荪

厦门大学

负责项目的设计研究和指导本项目的开展。

是全部八篇代表作的作者，对全部五个发现点具有重要贡献。

4

吕鑫

厦门大学

负责项目的理论计算，是代表作1-3、5-8的作者，也是论文2的共同通讯作者，对研究成果中的第一、二、五发现点有重要贡献。

5

黄荣彬

厦门大学

负责本项目的实施工作。

是全部八篇代表作的合作者，对全部五个发现点均有重要贡献。

代表性论文专著目录：

序号

论文专著名称/

刊名/作者

影响因子

年卷页码

（xx年xx卷xx页）

发表时间

年月日

通讯

作者

第一作者

国内作者

SCI他引次数

他引总次数

1

TwoIh-symmetry-breakingC60isomersstabilizedbychlorination./Nat.Mater./Tan,Y.Z.;Liao,Z.J.;Qian,Z.Z.;Chen,R.T.;Wu,X.;Liang,H.;Han,X.;Zhu,F.;Zhou,S.J.;Zheng,Z.P.;Lu,X.;Xie,S.Y.;Huang,R.B.;Zheng,L.S.

36.425

2008年7卷790-794页

2008-10-01

谢素原

谭元植

谭元植、廖照江、钱卓真、陈睿婷、吴欣、韩晓、朱峰、周胜军、吕鑫、谢素原、黄荣彬、郑兰荪

30

32

2

Chlorofullerenesfeaturingtriplesequentiallyfusedpentagons./Nat.Chem./Tan,Y.Z.;Li,J.;Zhu,F.;Han,X.;Jiang,W.S.;Huang,R.B.;Zheng,Z.P.;Qian,Z.Z.;Chen,R.T.;Liao,Z.J.;Xie,S.Y.;Lu,X.;Zheng,L.S.

23.297

2010年2卷269-273页

2010-04-01

谢素原、吕鑫