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创新驱动发展 科技报国无止境——厦门大学化学化工学院林昌健教授
2021-04-16
科学无坦途，敢履崎岖登绝顶。古往今来，科研工作者若想真正掌握一门科学，在其研究领域有所造诣和贡献，都需要具备持之以恒、为科研事业奋斗终生的品质和决心。厦门大学化学化工学院林昌健教授40年如一日，面向国家需求、密切学科交叉、理论联系实际、聚焦原始创新、推进成果转化，在电化学仪器方法、腐蚀电化学及材料电化学等方向取得一系列创新成果，同时在创新驱动发展、推动产业化实践方面作出重要贡献。
1 矢志报国，砥砺前行
林昌健是我国恢复研究生制度后首批录取的研究生，师从著名物理化学家田昭武院士。攻读硕士和博士学位期间，他在导师指引下开辟了空间分辨腐蚀电化学研究方法及科学仪器的研究，并于1985年7月获得理学博士学位。他十分珍惜研究生期间学习深造的机会，积极进取、勇于创新，成功研制扫描电化学科学仪器，并实现WF-III微区电化学仪器的商品化应用，为推进我国微区电化学的研究作积极贡献。
随后，林昌健应邀于1987—1990年赴美国从事博士后研究。他在国外努力学习国外先进理论和技术，以期早日学成回国，报效祖国。在美国学习工作期间，他发挥电化学学科背景优势，注重科学交叉融合，不断拓展知识结构，在金属/涂层界面机理及新研究方法、生物材料电化学等研究方面取得重要进展。
20世纪90年代初，中国尚处于改革开放初期，科研氛围和基础条件与国外相比存在较大差距，林昌健依然坚持回到厦门大学，在没有科研启动经费支持的情况下，他全身心投入科研教学，克服重重困难，自己动手建立实验室，围绕空间分辨电化学研究方法和仪器开展潜心研究，开发多种复合型扫描电化学微探针，获得腐蚀过程界面Cl-浓度和pH 分布二维图像，在国内外产生重要影响；同时建立了空间分辨电化学和生物材料电化学两个研究方向。1991年，林昌健被授予“作出突出贡献的中国博士学位获得者”荣誉称号，同年被厦门大学破格提拔为教授。在随后的国家留学回国人员基金和多项国家自然科学基金项目的连续支持下，科研取得显著进展，在扫描电化学微探针技术、不锈钢钝性及局部腐蚀机理、复杂体系腐蚀电化学界面研究等取得创新性成果，1995年荣获第二届国家杰出青年科学基金项目资助。
工欲善其事，必先利其器。在国家自然科学基金科学仪器专项支持下，林昌健课题组针对国际上扫描电化学科学仪器分辨度低、测量难等弊端，刻苦攻关，对扫描电化学微探针技术进行重大创新，取得重要突破。结合了扫描隧道显微镜（STM）技术，大幅度提高了扫描电化学微探针技术空间分辨度，创建了可同时检测表面结构形貌和微区腐蚀空间分布的联用测量系统。该仪器综合性能已超过当前国际同类仪器先进水平，经专家鉴定，达到国际领跑水平。目前，自行研制的ECSTM辅助扫描电化学工作站已实现科学仪器商品化，并广泛应用于我国高校、科研院所及大型企业研究院，打破了我国高端扫描电化学仪器长期依赖进口的困境，对我国空间分辨电化学研究有积极的推进作用。
2 创新不止，驱动发展
众所周知，金属腐蚀每年可造成上万亿元的经济损失，还涉及到资源、能源、环境、安全等国计民生问题。40余年来，林昌健始终坚守在腐蚀电化学领域的科研一线，针对我国经济建设迫切需求和工业现场腐蚀快速检测等难题，积极开展理论创新和技术攻关，创立多种工业用腐蚀电化学实时检测/监测仪器技术，为工业上快速、有效、精准检测/监测腐蚀提供多种全新仪器，为工业领域各种复杂体系的腐蚀的科学评价提供强有力的技术支撑。
针对金属/涂层耐蚀性快速评测的问题，林昌健发明了可移动双电解池腐蚀传感器，成功研制工业现场快速检测涂层耐蚀性便携仪，并已在核电、制造等工业领域广泛应用。针对钢筋混凝土结构耐久性问题，他提出综合测量钢筋/混凝土界面化学环境（Cl-、pH）和钢筋在混凝土中腐蚀电化学参数，精准监测钢筋混凝土结构腐蚀过程及耐久性的原理和准则，发明了埋置型多功能钢筋混凝土腐蚀传感器及监测技术。该成果实现了钢筋混凝土结构腐蚀／耐久性高效、精准全程监测，并已在厦门翔安海底隧道、大亚湾核电站、沪昆高铁、中老高铁、港珠澳跨海大桥及南海岛礁等数10个重大工程应用，为钢筋混凝土结构工程的腐蚀安全及耐久性提供科学依据。此外，林昌健课题组提出柔性阵列电极测量焊缝选择性腐蚀的新原理，成功研制便携式焊缝腐蚀快速检测仪，可在工业现场快速检测任意外形及表面状态的焊缝腐蚀敏感性，突破了在工业现场不能快速无损检测焊缝选择性腐蚀的国际难题。
为了解决不锈钢的腐蚀问题，林昌健提出不锈钢超钝化耐蚀处理的新原理，研发出一种高效、低成本、可直接在工业现场规模应用的不锈钢表面钝化技术及强抗腐蚀配套方案，大幅增强了不锈钢耐腐蚀性。多年来，林昌健团队深入核电、高铁、石化、中海油、卫星发射基地及“一带一路”等建设工程一线，与企业合作，解决了大量苛刻腐蚀条件下不锈钢腐蚀难题，推进工程化应用，已取得巨大经济效益和显著的社会/国防效益，特别是解决了文昌卫星发射基地、马尔代夫“中马友谊大桥”及滨海核电厂不锈钢在严酷海洋环境的严重腐蚀难题，在业界产生重要影响。
电解电容用铝箔是国家电子材料的基础，高端产品的相关技术长期被国外技术垄断。林昌健通过与广东肇庆华锋电子铝箔有限公司的长期密切合作，攻克重重技术难关，成功研发铝箔“纳米布孔/异形波变频腐蚀”技术，显著提升电解电容用腐蚀箔比容等技术指标，并实现多条生产线的大规模应用和产业升级，累计为广东肇庆华锋电子铝箔有限公司创造约20余亿元的经济效益，并实现了腐蚀箔的节能、环保、绿色制造，社会效益显著。
3 交叉融合，跨界拓展
生物医用材料关系到人类生命健康和生活品质，已成为当今世界上热门的前沿学科和世界经济的增长点。林昌健注重拓展研究方向、跨界发展，并充分发挥自身学科优势，积极推动多学科交叉融合，助力我国新型生物材料及表界面的研究。基于对自然骨仿生学和植入材料与组织之间复杂界面结构的深刻认识，林昌健课题组创新性地发展了多种先进的电化学技术，实现了纳-微米结构有序的硬组织生物材料组分和结构的精确可控制备，并结合多种复合、改性、修饰、定向沉积、自组织刻蚀等方法，研制成功具有纳-微米有序结构、优良生物活性和生物相容性的硬组织生物材料及表面结构。林昌健课题组与北京纳通医疗集团合作，主动面向市场需求及产品技术问题，发挥高校和企业各自优势，建设医用内植物材料及表面处理技术校企研发平台，持续自主研发相关技术、工艺和关键新材料，形成具有原始创新与集成创新能力的研发团队，并推进科技成果的转化及工业化应用，取得显著成效。通过创新电化学制造技术，实现纳-微米结构有序生物材料表面的可控制备，形成系列先进产品，如电化学构筑的医用钛/微纳米钙磷盐齿科种植体和关节植入物、电化学表面自组织构筑及功能修饰的骨科创伤植入体器件、电化学阳极氧化/微弧氧化复合涂层优化的脊柱/骨科产品等，显著提升医疗产品的生物活性和生物力学性能，获得广泛临床应用，取得显著的经济和社会效益。在与中国人民解放军总医院等单位的长期密切合作过程中，林昌健团队发展了电化学方法构建超疏水医用材料表面及纳米药物控释技术，成功研制兼具抑菌和抗菌双重性能的医用内固定物，为开放骨折一期内固定保肢治疗提供了新的治疗方法。该项目成果在汶川、玉树、雅安等地震灾害救援中得到广泛应用，并荣获2016年国家科技进步奖一等奖。
多年来，林昌健研究团队积极开展腐蚀电化学及测试方法、腐蚀防护、生物医用材料及表界面、能源/环境材料等研发及成果转化，并取得系列成果，已主持或完成科研课题60余项，发表学术论文520余篇，被引用2万多次，获国家、省部级及军队科技奖等奖项14项。面对累累硕果，林昌健的最大心愿是进一步推进科研成果转化，让书架上的成果转变为对我国经济建设和社会发展有用的“货架”上的产品或技术。未来，林昌健将继续怀揣深厚家国情怀和宏伟愿景，不忘初心，锐意创新，在电化学科研和产学研融合的道路上笃定前行。
