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  我国玻璃表面科学技术的开拓者  
 

作者:黑龙江科技大学 董胜敏

半个世纪以前,当玻璃表面科学技术还不为国人所熟知时,王承遇即开始了玻璃表面的教学和科研工作,他在玻璃表面物理化学、玻璃表面处理等领域取得了卓越的成就。

众所周知,1920年英国学者格里菲斯(Griffith)提出了表面微裂纹学说,认为玻璃表面存在微裂纹,玻璃纤维愈细,单位面积内微裂纹愈少,玻璃强度愈高,此学说不仅是玻璃科学而且也是固体断裂力学的经典理论。此后,国外学者拍摄了平板玻璃表面微裂纹的照片,证明了格里菲斯裂纹的存在,但没有涉及到玻璃纤维的微裂纹。1965年王教授及其合作者用钠蒸气侵蚀法拍摄了平板玻璃和玻璃纤维表面裂纹的显微照片,首次观察到玻璃纤维表面微裂纹的分布,并与平板玻璃表面微裂纹对比,证明了玻璃纤维表面微裂纹的数量低于平板玻璃的,此论文发表于1965年的《硅酸盐学报》,受到国内外学者的重视,干福熹院士在19818月国际玻璃讨论会上所作《中国玻璃的研究和发展》的特邀报告中,提到玻璃纤维表面微裂纹的研究,并在参考文献中引用了王教授的这篇论文。

王承遇教授鞠躬尽瘁,几乎将一生的精力全部奉献给了晶莹纯洁的玻璃世界,并将其宝贵经验毫无保留地传授给各位弟子,并与世人共享。改革开放以后刚恢复招收研究生时,1979年,王承遇成为大连工业大学(原大连轻工业学院)第一位硕士生导师,招收了两名硕士生,其研究方向即为“玻璃表面物理化学”,这使原大连轻工业学院成为国内最早设置此研究方向的高等院校;为此,王教授为研究生开设了《玻璃表面物理化学》、《玻璃中的离子扩散和离子注入》两门学位课程。在多年兢兢业业、一丝不苟的教学和科研的基础上,王教授总结经验、厚积薄发,先后编著了《玻璃表面和表面处理》(1993年中国建材工业出版社)、《玻璃表面装饰》(1995年新时代出版社)和《玻璃表面处理技术》(2004年化学工业出版社)三部著作,这三部著作均荣获大连市优秀学术著作奖,其中《玻璃表面处理技术》由大连市人民政府资助出版,并获中国石油化工协会优秀图书一等奖(部级奖)。在干福熹院士主编的《现代玻璃科学技术》(下册—特种玻璃与工艺,1990年上海科学技术出版社)一书中,“玻璃中的离子扩散和离子注入” 这一章内容也是王教授撰写的。从19792005年王教授共培养了36名硕士生,其中有20名后来又获得了博士学位(其中美国2名、日本2名、英国2名),还联合培养了4名博士生,其中邹学禄是1981级硕士生,1986级博士生,去日本19年,2008年至今任日本HOYA集团光学公司总经理兼技术部部长,在HOYA期间共申请发明专利70余项,其中30项专利产品已投入市场,发表论文30余篇。

20世纪70年代,ArnoldMazzoldi等进行了玻璃中离子注入的研究,王教授也从70年代末起,先后在石英玻璃、硅酸盐、磷酸盐及氟化物玻璃中注入NBPAsPbCuTaTiNdYZr等离子,研究注入离子对玻璃结构和性质的影响。与国外同类研究工作对比,国外大都用石英玻璃,成分比较单一;而王教授采用工业化生产的玻璃,种类多,既有简单成分,也有复杂成分;注入离子的种类也比国外多;研究离子注入对各类玻璃风化、化学稳定性的影响也是该领域的先例,其他学者此前从未做过此类工作,从而引起国内外学者的广泛关注,并给予足够的重视。1983年王教授的玻璃离子注入项目获国家自然科学基金的资助,这是国家自然科学基金首次资助玻璃中离子注入的研究。1981年到2001年期间,王教授分别在美、俄、英、德、日、意、西班牙、荷兰、印度等国家召开的国际玻璃会议上宣读玻璃离子注入方面的论文,特别是1987年在美国召开的第二届玻璃形成方法对玻璃结构影响的国际会议上,王教授任该会议的国际顾问委员会委员,还被邀请作了离子注入对玻璃风化影响的特邀报告,国际著名玻璃专家N.J.Kreidl教授作会议梗概(epitome)报告时对此论文给予了较极高的评价,并强调了它的重要性。

玻璃风化(玻璃发霉)一直是国内外科技界和工业界关心的课题,王教授从1979年开始就确立以此为研究生学位论文的课题,而且多届学生研究不同用途的工业玻璃品种、在不同环境条件下的风化情况,采取不同防治方法等进行深入、细致、系统的研究,并推导出风化析碱量与环境条件的关系式。不仅研究了传统的硅酸盐和硼酸盐玻璃,而且研究了磷酸盐玻璃和氟化物玻璃。同时将离子注入和风化结合起来,研究了离子注入对风化的影响,此成果至今还未见其他文献报导。硅酸盐学报、Glass TechnologyJournal of Non-Crystalline Solids以及Transactions of India Ceramic Society和几届国际玻璃大会论文集均发表了王教授的论文。

玻璃中离子扩散和离子交换既有理论意义也有实际应用价值,1980年起王教授领导的课题小组通过反复实验优选出KOH加速剂及Al2O3保护剂,可提高KNO3熔盐离子交换后玻璃强度和硬度,还得出合适的熔盐配方及离子交换条件(温度与时间),此工艺参数多年来被玻璃表蒙、手机屏幕等化学钢化产品的企业广泛应用。国外学者大都侧重一价离子扩散,而两价离子扩散方面的论文很少有见报导。1987年王教授及其合作者就在德国Glastechnishe Berichte上发表了ZnCdSrPbBa两价离子的扩散系数、频率因子和活化能的研究数据,还在国际玻璃会议上报告磷酸盐玻璃中离子扩散系数,在80年代,这些均属于国际玻璃界的最前沿工作。除增强外,离子扩散和离子交换如何在玻璃生产中进一步应用,也是科技工作者非常关心的话题,王教授在承担国家轻工业部下达的玻璃表面装饰新技术的科研项目中,将铜红扩散用于浮法玻璃表面装饰,得到红色花纹图案的浮法玻璃;又将离子镀用于在玻璃表面镀氮化钛膜代替金水,进行器皿玻璃装饰。

1981年与丹东玻璃器皿厂合作完成玻璃表面堆釉(浮雕)的研制,通过丹东市科委鉴定,这在当时是国内首先有自主知识产权的玻璃表面装饰,可与捷克波希米亚高珐琅彩(high enamel)相媲美的装饰玻璃,并公开发表其全部制造工艺,目前堆釉已成为某些企业的主打产品。在玻璃表面蒙砂方面,王教授为企业出口俄罗斯化妆品瓶生产线研制出具有细腻表面的蒙砂粉与国内玻璃灯罩生产线所需的快速蒙砂粉。为适应水钻低成本大批量生产抛光的需要,还优选了化学抛光液成分,多年来被各企业使用情况良好。王教授总结这方面的工作,编著了《艺术玻璃和装饰玻璃》一书,除在大陆发行外,还销售到美国、日本以及香港、台湾地区。

20世纪80年代末,国内外纷纷研究镀TiO2膜的自清洁玻璃,但TiO2膜的光催化效率不高,王教授提出在TiO2膜中掺杂La2O3CeO2以提高光催化降解效率,2000年在全国催化会议及《催化学报》上发表此论文,并与秦皇岛耀华玻璃集团公司合作进行中试,获得发明专利。后来秦皇岛耀华集团公司获得国家863项目资助,研究用APCVD法进行自清洁玻璃生产,王教授及其课题组作为企业的合作者,与该公司庞世红高工等共同研究了APCVD法生产自清洁玻璃的工艺参数,论文在2005年国际玻璃会议上宣读,并发表于J.Non-Cryst Solids 上,为SciEi所收录。

由于TiO2膜在紫外线下才能激发,为了提高光催化效率,王教授和邱建勋研究了在日光下可催化降解污染物的铁酸锌膜和铁酸锌—二氧化钛复合膜,后者比纯二氧化钛膜在日光下催化效率可提高400%以上。二氧化钛膜虽有杀菌功能,但效果不理想,当在二氧化钛膜中掺杂醋酸锌后,杀菌功能明显提高,对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌有明显的抑菌率,除发表论文外,还获得2005年中国发明专利。

在国际合作方面,上世纪80年代末王教授及其课题组和苏联科学院院士、列宁格勒硅酸盐化学研究所所长、国际玻璃协会前主席、列宁奖章获得者肖尔兹教授、圣彼得堡大学布留斯金教授、列别涅夫博士进行医用微型玻璃电极的制作、化学稳定性和电导率等性能的研究及其生物应用试验,列入国家外国专家局和辽宁省国际合作科研项目,得到国家国际合作基金的资助。用离子注入提高玻璃电极的化学稳定性及电导率,解决了玻璃电导率高而化学稳定性差的矛盾,论文在美国举行的18届国际玻璃大会宣读,并在美国德州大学、台湾地区高雄国立科技大学作学术报告。与专家合作制成的微型玻璃电极,可迅速测定动物胃中不同部位胃液酸度与电位差,根据电位差的变化来预测胃癌发生的几率,获得两项国家专利,成果获国际合作奖,列入国家外国专家局编印的科技之光第二辑,列别涅夫博士获中国政府的友谊奖章。

到目前为止,王教授共发表玻璃表面及表面处理方面的论文120余篇,占其发表论文总数的40%以上,出版玻璃表面及表面处理方面专著3部,占其出版书籍总数的30%左右。

此外,王教授对玻璃成分设计、泡沫玻璃、玻璃脱色、特种玻璃方面也有较高的造诣,获全国科学大会奖、轻工业部和辽宁省重大科技成果奖、辽宁省发明创造奖、大连市科技进步奖等。1986年被评为国家级有突出贡献专家,1991年获国务院特殊津贴。

   作为王教授的一名弟子,我感到无比荣幸,他那孜孜不倦、一丝不苟、兢兢业业及其谆谆教诲使我受益匪浅,使我深深地感动,我无限地敬佩王老师!王老师是一位非常谦逊的学者,成就卓著,但为人低调,他是我的尊师,又是我的朋友,更象我的慈父。在他长达半个多世纪的教书育人与科学研究的工作生涯中,那颗锲而不舍地追求事业的心,就像他研究的玻璃,越发晶莹剔透,放射着炫丽的光彩。王承遇教授真可谓我国玻璃表面科学技术的开拓者,奠基人。

 
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