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  我國玻璃表面科學技術的開拓者  
 

作者:黑龍江科技大學 董勝敏

半個世紀以前,當玻璃表面科學技術還不為國人所熟知時,王承遇即開始了玻璃表面的教學和科研工作,他在玻璃表面物理化學、玻璃表面處理等領域取得了卓越的成就。

眾所周知,1920年英國學者格里菲斯(Griffith)提出了表面微裂紋學說,認為玻璃表面存在微裂紋,玻璃纖維愈細,單位面積內微裂紋愈少,玻璃強度愈高,此學說不僅是玻璃科學而且也是固體斷裂力學的經典理論。此后,國外學者拍攝了平板玻璃表面微裂紋的照片,證明了格里菲斯裂紋的存在,但沒有涉及到玻璃纖維的微裂紋。1965年王教授及其合作者用鈉蒸氣侵蝕法拍攝了平板玻璃和玻璃纖維表面裂紋的顯微照片,首次觀察到玻璃纖維表面微裂紋的分布,并與平板玻璃表面微裂紋對比,證明了玻璃纖維表面微裂紋的數量低于平板玻璃的,此論文發表于1965年的《硅酸鹽學報》,受到國內外學者的重視,干福熹院士在19818月國際玻璃討論會上所作《中國玻璃的研究和發展》的特邀報告中,提到玻璃纖維表面微裂紋的研究,并在參考文獻中引用了王教授的這篇論文。

王承遇教授鞠躬盡瘁,幾乎將一生的精力全部奉獻給了晶瑩純潔的玻璃世界,并將其寶貴經驗毫無保留地傳授給各位弟子,并與世人共享。改革開放以后剛恢復招收研究生時,1979年,王承遇成為大連工業大學(原大連輕工業學院)第一位碩士生導師,招收了兩名碩士生,其研究方向即為“玻璃表面物理化學”,這使原大連輕工業學院成為國內最早設置此研究方向的高等院校;為此,王教授為研究生開設了《玻璃表面物理化學》、《玻璃中的離子擴散和離子注入》兩門學位課程。在多年兢兢業業、一絲不茍的教學和科研的基礎上,王教授總結經驗、厚積薄發,先后編著了《玻璃表面和表面處理》(1993年中國建材工業出版社)、《玻璃表面裝飾》(1995年新時代出版社)和《玻璃表面處理技術》(2004年化學工業出版社)三部著作,這三部著作均榮獲大連市優秀學術著作獎,其中《玻璃表面處理技術》由大連市人民政府資助出版,并獲中國石油化工協會優秀圖書一等獎(部級獎)。在干福熹院士主編的《現代玻璃科學技術》(下冊—特種玻璃與工藝,1990年上?茖W技術出版社)一書中,“玻璃中的離子擴散和離子注入” 這一章內容也是王教授撰寫的。從19792005年王教授共培養了36名碩士生,其中有20名后來又獲得了博士學位(其中美國2名、日本2名、英國2名),還聯合培養了4名博士生,其中鄒學祿是1981級碩士生,1986級博士生,去日本19年,2008年至今任日本HOYA集團光學公司總經理兼技術部部長,在HOYA期間共申請發明專利70余項,其中30項專利產品已投入市場,發表論文30余篇。

20世紀70年代,Arnold、Mazzoldi等進行了玻璃中離子注入的研究,王教授也從70年代末起,先后在石英玻璃、硅酸鹽、磷酸鹽及氟化物玻璃中注入N、B、P、As、Pb、Cu、Ta、Ti、Nd、Y、Zr等離子,研究注入離子對玻璃結構和性質的影響。與國外同類研究工作對比,國外大都用石英玻璃,成分比較單一;而王教授采用工業化生產的玻璃,種類多,既有簡單成分,也有復雜成分;注入離子的種類也比國外多;研究離子注入對各類玻璃風化、化學穩定性的影響也是該領域的先例,其他學者此前從未做過此類工作,從而引起國內外學者的廣泛關注,并給予足夠的重視。1983年王教授的玻璃離子注入項目獲國家自然科學基金的資助,這是國家自然科學基金首次資助玻璃中離子注入的研究。1981年到2001年期間,王教授分別在美、俄、英、德、日、意、西班牙、荷蘭、印度等國家召開的國際玻璃會議上宣讀玻璃離子注入方面的論文,特別是1987年在美國召開的第二屆玻璃形成方法對玻璃結構影響的國際會議上,王教授任該會議的國際顧問委員會委員,還被邀請作了離子注入對玻璃風化影響的特邀報告,國際著名玻璃專家N.J.Kreidl教授作會議梗概(epitome)報告時對此論文給予了較極高的評價,并強調了它的重要性。

玻璃風化(玻璃發霉)一直是國內外科技界和工業界關心的課題,王教授從1979年開始就確立以此為研究生學位論文的課題,而且多屆學生研究不同用途的工業玻璃品種、在不同環境條件下的風化情況,采取不同防治方法等進行深入、細致、系統的研究,并推導出風化析堿量與環境條件的關系式。不僅研究了傳統的硅酸鹽和硼酸鹽玻璃,而且研究了磷酸鹽玻璃和氟化物玻璃。同時將離子注入和風化結合起來,研究了離子注入對風化的影響,此成果至今還未見其他文獻報導。硅酸鹽學報、Glass Technology、Journal of Non-Crystalline Solids以及Transactions of India Ceramic Society和幾屆國際玻璃大會論文集均發表了王教授的論文。

玻璃中離子擴散和離子交換既有理論意義也有實際應用價值,1980年起王教授領導的課題小組通過反復實驗優選出KOH加速劑及Al2O3保護劑,可提高KNO3熔鹽離子交換后玻璃強度和硬度,還得出合適的熔鹽配方及離子交換條件(溫度與時間),此工藝參數多年來被玻璃表蒙、手機屏幕等化學鋼化產品的企業廣泛應用。國外學者大都側重一價離子擴散,而兩價離子擴散方面的論文很少有見報導。1987年王教授及其合作者就在德國Glastechnishe Berichte上發表了Zn、Cd、Sr、Pb、Ba兩價離子的擴散系數、頻率因子和活化能的研究數據,還在國際玻璃會議上報告磷酸鹽玻璃中離子擴散系數,在80年代,這些均屬于國際玻璃界的最前沿工作。除增強外,離子擴散和離子交換如何在玻璃生產中進一步應用,也是科技工作者非常關心的話題,王教授在承擔國家輕工業部下達的玻璃表面裝飾新技術的科研項目中,將銅紅擴散用于浮法玻璃表面裝飾,得到紅色花紋圖案的浮法玻璃;又將離子鍍用于在玻璃表面鍍氮化鈦膜代替金水,進行器皿玻璃裝飾。

1981年與丹東玻璃器皿廠合作完成玻璃表面堆釉(浮雕)的研制,通過丹東市科委鑒定,這在當時是國內首先有自主知識產權的玻璃表面裝飾,可與捷克波希米亞高琺瑯彩(high enamel)相媲美的裝飾玻璃,并公開發表其全部制造工藝,目前堆釉已成為某些企業的主打產品。在玻璃表面蒙砂方面,王教授為企業出口俄羅斯化妝品瓶生產線研制出具有細膩表面的蒙砂粉與國內玻璃燈罩生產線所需的快速蒙砂粉。為適應水鉆低成本大批量生產拋光的需要,還優選了化學拋光液成分,多年來被各企業使用情況良好。王教授總結這方面的工作,編著了《藝術玻璃和裝飾玻璃》一書,除在大陸發行外,還銷售到美國、日本以及香港、臺灣地區。

20世紀80年代末,國內外紛紛研究鍍TiO2膜的自清潔玻璃,但TiO2膜的光催化效率不高,王教授提出在TiO2膜中摻雜La2O3、CeO2以提高光催化降解效率,2000年在全國催化會議及《催化學報》上發表此論文,并與秦皇島耀華玻璃集團公司合作進行中試,獲得發明專利。后來秦皇島耀華集團公司獲得國家863項目資助,研究用APCVD法進行自清潔玻璃生產,王教授及其課題組作為企業的合作者,與該公司龐世紅高工等共同研究了APCVD法生產自清潔玻璃的工藝參數,論文在2005年國際玻璃會議上宣讀,并發表于J.Non-Cryst Solids 上,為Sci、Ei所收錄。

由于TiO2膜在紫外線下才能激發,為了提高光催化效率,王教授和邱建勛研究了在日光下可催化降解污染物的鐵酸鋅膜和鐵酸鋅—二氧化鈦復合膜,后者比純二氧化鈦膜在日光下催化效率可提高400%以上。二氧化鈦膜雖有殺菌功能,但效果不理想,當在二氧化鈦膜中摻雜醋酸鋅后,殺菌功能明顯提高,對大腸埃希菌和金黃色葡萄球菌有明顯的抑菌率,除發表論文外,還獲得2005年中國發明專利。

在國際合作方面,上世紀80年代末王教授及其課題組和蘇聯科學院院士、列寧格勒硅酸鹽化學研究所所長、國際玻璃協會前主席、列寧獎章獲得者肖爾茲教授、圣彼得堡大學布留斯金教授、列別涅夫博士進行醫用微型玻璃電極的制作、化學穩定性和電導率等性能的研究及其生物應用試驗,列入國家外國專家局和遼寧省國際合作科研項目,得到國家國際合作基金的資助。用離子注入提高玻璃電極的化學穩定性及電導率,解決了玻璃電導率高而化學穩定性差的矛盾,論文在美國舉行的18屆國際玻璃大會宣讀,并在美國德州大學、臺灣地區高雄國立科技大學作學術報告。與專家合作制成的微型玻璃電極,可迅速測定動物胃中不同部位胃液酸度與電位差,根據電位差的變化來預測胃癌發生的幾率,獲得兩項國家專利,成果獲國際合作獎,列入國家外國專家局編印的科技之光第二輯,列別涅夫博士獲中國政府的友誼獎章。

到目前為止,王教授共發表玻璃表面及表面處理方面的論文120余篇,占其發表論文總數的40%以上,出版玻璃表面及表面處理方面專著3部,占其出版書籍總數的30%左右。

此外,王教授對玻璃成分設計、泡沫玻璃、玻璃脫色、特種玻璃方面也有較高的造詣,獲全國科學大會獎、輕工業部和遼寧省重大科技成果獎、遼寧省發明創造獎、大連市科技進步獎等。1986年被評為國家級有突出貢獻專家,1991年獲國務院特殊津貼。

   作為王教授的一名弟子,我感到無比榮幸,他那孜孜不倦、一絲不茍、兢兢業業及其諄諄教誨使我受益匪淺,使我深深地感動,我無限地敬佩王老師!王老師是一位非常謙遜的學者,成就卓著,但為人低調,他是我的尊師,又是我的朋友,更象我的慈父。在他長達半個多世紀的教書育人與科學研究的工作生涯中,那顆鍥而不舍地追求事業的心,就像他研究的玻璃,越發晶瑩剔透,放射著炫麗的光彩。王承遇教授真可謂我國玻璃表面科學技術的開拓者,奠基人。

 
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