腐蚀电化学—腐蚀科学研究中的明珠

    金属材料的腐蚀失效行为，在多数情况下是电化学过程，因此腐蚀电化学的研究和发展是腐蚀与防护科学研究中的重要组成。与其他电化学不同，腐蚀电化学最大的特征是非平衡和多反应耦合，即在没有外电流的自然电位（ 腐蚀电位） 下，腐蚀金属电极表面上有两个或多个电极反应同时进行，腐蚀电位是两个或多个电极反应相耦合的非平衡电位。此外，腐蚀电极参与电化学反应，其表面状况不断发生变化，具有时间分辨的腐蚀行为检测尤为重要。腐蚀电化学的目的是建立电化学基础理论与金属腐蚀理论之间的桥梁。

    早期的腐蚀电化学研究集中在稳态下的极化曲线在腐蚀体系中的理论和应用。极化曲线解析的核心基础仍是基于1905 年提出的Tafel 方程，而循环极化技术对于局部腐蚀则提供了量化参数。

    电化学阻抗谱是一种建立在频率扫描基础上的电化学技术，等效电路的选择和分析仍然是电化学阻抗谱解析中的重要方法。曹楚南院士从稳定性原理出发，建立数学模型，解析获得相应动力学参数，克服了等效电路模型不唯一和感抗难以解释的不足等，发展了电化学阻抗谱新的解析方法。电化学噪声技术作为一种原位无损的监测方法，日益受到重视，特别是时频分析技术的发展，从早期的傅里叶变换，最大熵值法，到后来的散粒噪声理论，分形理论和混沌理论的应用，极大促进了电化学噪声技术的发展和应用，但如何建立电化学噪声数据和参数与腐蚀速率和机制之间的实相关仍是电化学噪声技术发展的最大挑战。暂态腐蚀电化学技术发展较为缓慢，与腐蚀金属电极非平衡特征有关，数据解析困难。

    现代腐蚀电化学发展有两大趋势，一是以扫描探针为基础的具有空间分辨的电化学技术；二是特殊、苛刻环境下的腐蚀电化学新现象和新规律。扫描探针技术包括扫描开尔文探针，扫描振动电极技术，扫描电化学显微镜，微区电化学阻抗以及电化学- 原子力显微镜等，这些技术可以在微米/ 纳米尺度下原位观察腐蚀的发生发展过程，解析相应的动力学参数，从而对腐蚀电极空间不均匀性进行原位量化描述，因此近20 年发展较为迅速。特殊苛刻环境体现在高温高压、核辐射和固液气三相界面区等，这与传统的常温常压两相界面发生的腐蚀电化学反应过程和机制不尽相同，存在特殊性。这两大趋势总体上是越来越趋近于真实环境下的腐蚀过程原位监测，而下一步可能的发展方向是从分子和原子水平去观察理解腐蚀行为。

    希望我国腐蚀电化学发展越来越好，更多的年轻科学工作者投身腐蚀与防护的研究！