北京科技大学邱琳、冯妍卉等团队联合中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，采用电固化方法在取向碳纳米管纤维中构筑定向双马来酰亚胺 BMI 交联网络，实现 CNT/BMI 复合纤维导热、力学和电学性能的协同提升。研究表明，电流沿 CNT 表面传导并产生局域焦耳热，可诱导 BMI 树脂沿碳纳米管方向取向固化，从而改善管间界面热传输。在最优 130 mA、5 min 电固化条件下，复合纤维本征热导率由未固化样品的 30.0 W/m·K 提升至 177 W/m·K；当样品长度为 12 mm 时，表观热导率可达 374 W/m·K，明显优于常规热固化样品。同时，该纤维拉伸强度提升至约 897 MPa，杨氏模量提升至 33.7 GPa，为高性能碳纳米管复合纤维在微电子热管理、空间热控及轻质结构功能材料中的应用提供了新的界面调控路径。该成果发布于《Carbon》通讯作者：Yanhui Feng，Xiaohua Zhang第一作者：Lin Qiua：School of Energy and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing, 100083, Chinab：Beijing Key Laboratory of Energy Saving and Emission Reduction for Metallurgical Industry, University of Science and Technology Beijing, Beijing, 100083, Chinac：Division of Advanced Nano-Materials, Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou, 215123, Chinad：Division of Nanomaterials, Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Nanchang, Chinese Academy of Sciences, Nanchang, 330200, China综述碳纳米管纤维是一类典型的一维宏观纳米组装材料，具有轻质、高强、导电和导热等多功能特性，在微电子器件、柔性导线、空间热控和高性能结构材料中具有重要应用潜力。与传统聚合物基纳米复合材料中随机分散的 CNT 不同，碳纳米管纤维内部 CNT 通常高度致密并沿纤维轴向排列，这种结构有利于载荷和热量沿纤维方向传输。然而，CNT 之间主要依靠较弱的范德华作用相互连接，管间界面成为制约纤维整体导热和力学性能提升的关键因素。虽然向 CNT 纤维中引入热固性聚合物可以增强管间黏结，提高拉伸强度，但传统热固化过程往往由外向内传热，处理时间较长，且聚合物链段通常呈无序交联状态，对界面热传输的改善有限。本工作提出一种电固化策略，将 BMI 树脂浸渍进入碳纳米管纤维后，通过电流在 CNT 表面产生焦耳热，使 BMI 在碳纳米管表面附近优先固化。由于热源直接来自 CNT 表面，BMI 分子更容易沿 CNT 方向形成取向交联结构，从而在管间构筑更有序、更紧密的界面网络。研究结果表明，在 130 mA、5 min 的最优电固化条件下，CNT/BMI 复合纤维同时获得高导热、高强度和较好电导性能。本征热导率从未固化样品的 30.0 W/m·K 提升至 177 W/m·K，12 mm 测试长度下表观热导率达到 374 W/m·K；拉伸强度达到约 897 MPa，明显优于未固化纤维。该研究说明，通过电场和焦耳热耦合调控聚合物在 CNT 界面的固化行为，是提升碳纳米管宏观组装体综合性能的一种有效方法。2讨论与结果图1 CNT/BMI 复合纤维制备流程、3ω 热导率测试方法及拉伸测试示意图本研究所用碳纳米管纤维通过气凝胶直接纺丝法制备。CNT 经 iCVD 方法生长后，被连续牵引并加捻形成纤维，随后浸渍于 BMI 树脂/丙酮溶液中。该浸渍过程可形成约 7:3 的 CNT 与树脂质量比，为后续界面增强提供基础。浸渍后的 CNT/BMI 纤维分别采用电固化与常规热固化处理。电固化过程中，在纤维一端悬挂 20 g 重物，以保持纤维尽可能拉直；根据电流大小，样品分别命名为 70 mA@5 min、130 mA@5 min 和 150 mA@5 min。作为对照，研究还制备了 210 ℃、2 h 常规热固化样品。与热固化不同，电固化的热源来自 CNT 本身的电流传导与焦耳热。电流沿碳纳米管表面传输，使 CNT/BMI 界面处产生更直接、更均匀的局域热效应，有利于 BMI 在碳纳米管表面发生取向固化。该方法不仅缩短了固化时间，也避免了传统外部加热可能导致的内外固化不均问题。热导率测试采用自加热 3ω 方法。单根纤维被悬挂在四个铜电极上，通过交流电产生周期性焦耳热，再根据三倍频电压信号提取轴向热导率。该方法适合一维导电纤维材料，同时能够分析样品长度变化下热辐射对表观热导率的影响。图2 CNT 纤维表面热辐射模型示意图对于普通实心圆柱纤维，热辐射主要来自外表面，表面积可近似由纤维直径决定。但 CNT 纤维并非光滑致密结构，其表面由大量纳米级 CNT 束构成，真实可辐射表面积远大于几何圆柱表面积。因此，如果直接采用普通圆柱模型，容易高估或误判纤维的本征热导率。本研究在 3ω 方法基础上建立了适用于 CNT 组装纤维的热辐射修正模型。模型认为，纤维表面若存在多层 CNT 束参与辐射，则真实辐射周长应显著大于理想圆柱周长。通过不同样品长度下的表观热导率变化，可以反推出参与热辐射的有效表面层数。结果表明，对于 130 mA@5 min 样品，约最外层 10 层 CNT 束参与热辐射，其厚度小于 1 μm。纤维内部 CNT 由于外层屏蔽作用，主要通过轴向传导或向表面传热，而不直接参与辐射。这一分析有助于区分 CNT 纤维中的本征热传导与长度相关的热辐射贡献，使热导率测量更加准确。图3 不同固化条件下 CNT/BMI 复合纤维的微观结构与 Raman 取向分析SEM 结果显示，BMI 固化后 CNT/BMI 复合纤维整体更加致密，纤维直径由未固化样品的约 58 μm 缩小至 52.5–55 μm。未固化纤维平均线密度为 2.57 tex，体积密度约 0.97 g/cm³；经 130 mA@5 min 电固化后，密度提升至 1.12 g/cm³，高于热固化样品的 1.05 g/cm³，说明电固化具有更明显的致密化作用。不同电流条件下，BMI 固化程度存在明显差异。70 mA 电流产生的焦耳热不足，难以充分触发 BMI 固化，SEM 中可观察到 CNT 表面覆盖较模糊的未固化聚合物层。150 mA 电流过高，容易造成 BMI 热降解，在纤维内部形成孔洞，破坏界面连续性。相比之下，130 mA 是最优固化电流，既能有效诱导 BMI 交联，又避免过热分解。Raman 偏振测试进一步证明，130 mA 和 150 mA 电固化样品具有更高的 sp² 结构取向程度。以 130 mA@5 min 样品为例，当纤维与激光偏振方向夹角由 0°增大至 90°时，G′ 峰强度明显降低，90°方向强度下降约 46%，说明 CNT/BMI 体系中 sp² 组分具有较强轴向取向。这一结果表明，电固化不仅让 BMI 完成交联，更重要的是诱导其芳香结构沿 CNT 表面方向排列。相比之下，常规热固化中 BMI 交联方向较随机，难以形成与 CNT 轴向一致的取向网络。因此，电固化样品在界面结合、结构致密性和轴向热传导方面均表现出明显优势。图4 不同 CNT/BMI 复合纤维的热导率、电导率及力学性能对比热导率测试显示，130 mA@5 min 样品具有最佳导热性能。在 2 mm 测试长度下，其表观热导率为 177.3 W/m·K，可近似视为本征热导率；当测试长度增加至 12 mm 时，表观热导率进一步升至 374.0 W/m·K。相比之下，未固化样品 2 mm 条件下热导率仅为 30.0 W/m·K，热固化样品为 82.9 W/m·K。由此可见，电固化显著优于常规热固化。这种高导热性能主要源于取向 BMI 网络对 CNT 管间界面的改善。电固化诱导 BMI 沿 CNT 表面定向交联，使相邻 CNT 之间形成更紧密、更有序的连接。长波低频声子在 CNT 与 BMI 之间传输时，能够通过更多有效界面耦合位点实现能量传递，从而提升纤维轴向热导率。同时，纤维致密化缩短了管间距离，也进一步增强了界面热传输。电学性能方面，未固化、70 mA、130 mA、150 mA 和 210 ℃热固化样品的电导率分别为 1.28、1.47、1.81、1.38 和 2.14 × 10⁵ S/m。固化后纤维整体电导率提升，说明 BMI 固化诱导的致密化有助于改善 CNT 管间电子传输。尽管热固化样品电导率略高，但 130 mA 电固化样品在导热和力学综合性能上更优。力学测试结果显示，130 mA@5 min 样品拉伸强度达到约 897 MPa，高于未固化样品的 489 MPa，也高于 70 mA、150 mA 和 210 ℃热固化样品。其杨氏模量由未固化样品的约 15.0 GPa 提升至 33.7 GPa。说明最优电固化不仅增强了热传输，也显著改善了管间载荷传递。值得注意的是，固化电流过高会使纤维变得更脆。150 mA 样品虽然杨氏模量最高，可达 43.1 GPa，但断裂应变明显下降，拉伸强度也低于 130 mA 样品。这说明电固化可作为一种调控 CNT/BMI 纤维力学行为的方法，通过改变固化电流，在强度、模量和韧性之间实现性能调节。图5 不同 CNT 纤维及复合纤维表观热导率对比为评估该材料的性能水平，研究将本工作 CNT/BMI 复合纤维与已有 CNT 纤维、CNT 薄膜和聚合物复合纤维的表观热导率进行了比较。结果显示，本工作 130 mA@5 min 样品在 12 mm 测试长度下表观热导率达到 374 W/m·K，高于多数纯 CNT 纤维、CNT 薄膜以及已有 CNT/BMI 复合纤维报道结果。已有部分 CNT 纤维或掺杂 CNT 纤维可达到更高表观热导率，但其结果往往受到样品长度、热辐射损失和纤维形貌的影响。如果不区分本征导热与热辐射贡献，单纯比较表观热导率可能导致误判。本研究的价值不仅在于提升 CNT/BMI 复合纤维热导率，也在于通过 3ω 方法和热辐射修正模型，更清晰地分析了 CNT 组装体中真实参与热传输的机制。从应用角度看，CNT/BMI 复合纤维兼具轻质、高导热、高强度和导电特性，可用于对质量、柔性和热管理能力要求较高的场景。例如，在微电子器件散热、航空航天热控、轻量化导热连接、柔性功能纤维和高性能复合材料增强体中，该类材料均具有潜在应用价值。3结论本研究提出了一种面向 CNT/BMI 复合纤维的电固化界面调控策略。通过电流沿 CNT 表面传导产生焦耳热，BMI 树脂可在碳纳米管表面附近发生快速、定向固化，从而构筑沿纤维轴向排列的交联网络。该取向结构显著改善了 CNT 管间界面热传输和载荷传递能力。在最优 130 mA、5 min 电固化条件下，CNT/BMI 复合纤维本征热导率由 30.0 W/m·K 提升至 177 W/m·K，12 mm 长度下表观热导率达到 374 W/m·K；拉伸强度提升至约 897 MPa，杨氏模量达到 33.7 GPa，电导率达到 1.81 × 10⁵ S/m。相比常规热固化，电固化在更短时间内实现了更优的力学和热学综合性能。此外，研究还基于 3ω 方法建立了适用于 CNT 纤维表面热辐射分析的简化模型，指出 CNT 组装纤维中只有靠近表面的薄层 CNT 束直接参与辐射。这为后续准确测量和评价纳米组装纤维的本征热导率提供了重要参考。整体来看，该工作证明了“取向聚合物界面网络”对于提升碳纳米管纤维综合性能的重要作用。未来，通过进一步调控 CNT 排列度、BMI 分子结构、固化电流和界面结合方式，有望制备出兼具高导热、高强度、高电导和轻量化特征的新型纤维材料，为先进热管理和结构功能一体化材料提供新的发展方向。参考文献Lin Qiu, Pu Guo, Xueqin Yang, Yuxin Ouyang, Yanhui Feng, Xinxin Zhang, Jingna Zhao, Xiaohua Zhang, Qingwen Li. Electro curing of oriented bismaleimide between aligned carbon nanotubes for high mechanical and thermal performances[J]. Carbon, 2019, 145: 650–657.

通过等离子辅助球磨法制备的硒-磷-碳(Se-P-C)非晶态复合材料作为钾离子电池(PIBs)的高性能阳极材料。当摩尔比为1∶2的Se-P无定形复合阳极且等离子处理时间为30h(Se-2P/C@30h)时，在电流密度为0.05A·g-1的情况下可提供634mAh·g-1的高可逆容量。K-P相在钾化过程中会形成K-Se相。等离子球磨技术可作为开发高容量和长循环寿命的PIBs磷基负极的新方法。该项研究发表于《Journal of Power Sources》。通讯作者：欧阳柳章，楊許生第一作者：Cheng Lin单位：华南理工大学材料科学与工程学院，广东省先进储能材料重点实验室中澳能源与环境材料联合实验室，广东省燃料电池技术重点实验室香港理工大学工业与系统工程系香港理工大学深圳研究院澳门大学1材料制备图1 等离子球磨技术合成Se-P-C复合材料示意图首先由可膨胀石墨在氩气气氛下1000℃煅烧15min制备出蠕虫状膨胀石墨(EG)。然后，将Se，红磷和EG放入不锈钢罐体中，氩气气氛下通过等离子球磨工艺合成Se-2P/C复合粉末。图1示意性地显示了通过P等离子球磨工艺合成Se-P-C复合材料的过程。在反应体系中产生的机械能，电子冲击和热冲击并将其施加到Se，P粉末上，纳米颗粒结构可原位形成。2结果与讨论图2 Se-2P/C@30h粉末的特征(a)XRD图 (b)SEM图 (c)TEM图 (d)HRTEM图像 (e)STEM-EDS (f)拉曼光谱XRD显示Se-2P/C@30h特征峰与单质Se、P明显不同。图2b中，细小粉体围绕Se-P-C复合材料，由不规则团聚的纳米颗粒组成，碳内分布着约10 nm颗粒。HRTEM证实其无定形结构，可缓冲体积变化。元素分布显示Se、P、C均匀分散，拉曼光谱差异显著，表明Se与P充分反应。图3 在EC和DEC中以0.8 M KPF6作为电解质的Se-2P/C@30h电极的电化学性能图3a显示首圈出现两对氧化还原峰，后续四圈稳定。图3b中，Se-2P/C@30h循环120圈后容量最高（248.6 mAh g⁻¹），性能最佳。其粒径最小，缩短K⁺扩散路径；Se-P非晶相提升导电性并抑制聚硒化物生成。3结论Se-P非晶复合材料首次通过等离子球磨的方法制备，Se与P的摩尔比为1∶2，处理时间为30h，相应的Se-2P/C@30h非晶复合阳极表现出最佳的电化学性能。这归因于粒径细化，缩短了K离子的扩散距离；Se和P之间的充分反应形成Se-P非晶相，不仅增强了活性物质的电导率，而且避免了充放电时生成聚硒化物。Se-2P/C@30h复合材料在120次循环后仍具有高可逆容量和循环稳定性。参考文献Lin C, Ouyang L, Zhou C, et al. A novel selenium-phosphorous amorphous composite by plasma assisted ball milling for high-performance rechargeable potassium-ion battery anode[J]. Journal of Power Sources, 2019, 443:227-276-.等离子球磨技术由华南理工大学朱敏:教授团队研制，是将冷场放电等离子体引入到机械振动球磨中，利用近常压下气体在球磨罐中形成高能量的非平衡等离子体和机械球磨的协同作用，促进粉末的组织细化、合金化、活性激活、化合反应及加速原位气-固相反应等，能极大地提高球磨效率，显著降低球磨污染，并形成独特的结构而显著提高材料的性能。关于广东华欣材创科技有限公司广东华欣材创科技有限公司是由华南理工大学与欣旺达电子股份有限公司于2023年12月合资成立的高科技企业，是等离子球磨技术的引领者。该技术由华南理工大学广东省先进储能材料重点实验室团队自2003年开始自主研发，经过20余年的不断创新与迭代，形成等离子球磨设备系列产品和专利技术，颠覆了传统的机械合金化和高能球磨技术。关于然艾科技有限公司江苏然艾科技有限公司成立于2025年，总部位于南京，设有广州分公司，公司由东南大学材料科学与工程学院校友会副秘书长冷霞创办，背靠香港成熟的国际仪器资源体系，依托东南大学科研背景与人才优势，逐步建立起“国际资源引进、本土团队服务、区域网络协同、项目全流程交付”的成熟业务模式。核心团队以985、211高校硕士及以上人才为主，长期聚焦高校、科研院所及创新平台需求，深耕实验室设备供应、系统解决方案与技术服务领域。目前，公司已在新加坡、香港、南京、西安、杭州、广州、长沙、武汉、重庆、宁波等10个海内外城市布局服务网络，累计服务100+所高校、科研院所及龙头企业，完成10000+套仪器设备的销售与服务支持。依托国际化资源、本土化团队和专业化交付能力，然艾科技正持续成长为科研仪器行业中兼具资源整合力、项目落地力与客户服务力的重要平台型企业。

本文讨论的主题是钢筋混凝土结构腐蚀监测。更准确地说，我们并不只是讨论一种检测仪器，也不只是讨论某一个传感器参数，而是试图回答一个更基础的问题：在钢筋混凝土结构的服役寿命评估中，如何把“不可见的腐蚀过程”转化为可测量、可解释、可预警的数据体系？这一问题具有明确的工程背景。桥梁、隧道、港口码头、地下空间、水利工程、核电站及市政基础设施，大量采用钢筋混凝土结构。此类结构在服役过程中长期暴露于湿度变化、氯盐侵蚀、碳化、干湿循环、杂散电流及局部渗漏环境之中。结构表面在相当长时间内可能保持完整，但钢筋周围的化学环境和电化学状态已经发生连续变化。腐蚀的危险性恰恰在于这种滞后性。表面裂缝、锈胀、剥落往往不是腐蚀的起点，而是腐蚀发展到一定阶段后的结果。若以表观病害作为主要判断依据，监测体系天然滞后于腐蚀过程。因此，耐久性研究不能仅停留在“发现裂缝”层面，而应进一步进入混凝土内部环境、钢筋界面电化学行为和微区腐蚀演化过程。本文将从三个层面展开：第一，钢筋混凝土腐蚀的多参数监测逻辑；第二，工程结构长期监测系统的构建；第三，扫描电化学技术在微区腐蚀机理研究中的作用。1钢筋腐蚀钢筋混凝土结构的耐久性，很大程度上取决于钢筋周围混凝土孔隙液环境的稳定性。在正常高碱性环境中，钢筋表面会形成钝化膜。该钝化膜使钢筋处于相对稳定状态。然而，当混凝土发生碳化，或氯离子逐渐迁移至钢筋表面附近时，钝化状态可能被破坏。此时，钢筋从钝化区进入活化区，腐蚀反应开始加速。这一过程不能用单一指标完整描述。pH 值反映混凝土内部碱性保护环境。Cl⁻ 浓度反映诱发局部腐蚀的重要环境因素。腐蚀电位反映钢筋腐蚀发生的热力学倾向。腐蚀电流、极化电阻等参数进一步反映腐蚀反应速率和动力学状态。因此，在钢筋混凝土腐蚀监测中，单点、单参数、单时刻的数据并不足以支撑耐久性判断。真正有效的监测体系应当同时回答三个问题：第一，钢筋所处环境是否已经具备腐蚀诱发条件？第二，钢筋表面是否已经出现电化学活化迹象？第三，腐蚀过程是在短期波动，还是在持续发展？这就要求监测系统从“单一检测”转向“多参数耦合监测”。2LG-RC12 多功能传感在工程结构中，腐蚀监测的难点并不只是测量精度，还包括测点集成能力、长期稳定性和施工适配性。LG-RC12 多功能钢筋混凝土腐蚀传感器的技术特点在于，它将 pH 探针、Cl⁻ 探针和电化学三电极集成于同一传感单元中。也就是说，同一个监测点可以同时获得混凝土内部化学环境参数和钢筋腐蚀电化学参数。这一集成方式具有明显的方法学价值。传统测试中，pH、Cl⁻、腐蚀电位、腐蚀速率往往由不同方法、不同测点或不同时间完成。由此带来的问题是，数据之间存在空间位置差异和时间差异。尤其在钢筋腐蚀早期，局部环境具有高度非均一性，几个厘米甚至更小尺度上的差异都可能影响判断。若 pH、Cl⁻ 与钢筋腐蚀状态可以在同一位置同步监测，则能够形成更完整的证据链。例如，当某一测点出现 Cl⁻ 浓度升高，同时 pH 下降，并伴随腐蚀电位负移、极化电阻降低或腐蚀电流升高时，便不能再简单解释为环境参数波动，而应将其视为腐蚀风险累积的综合信号。从工程诊断角度看，这类多参数监测节点的价值在于：它不是只告诉我们“钢筋是否已经腐蚀”，而是进一步揭示“为什么腐蚀风险升高”“腐蚀是否正在发展”“腐蚀速率是否具有加快趋势”。这正是结构耐久性评估由经验判断转向数据判断的基础。3已建工程与在建工程钢筋混凝土腐蚀监测不能只在实验室成立，还必须在工程现场成立。实际工程中至少存在两类典型场景。第一类是已建工程。对于已建桥梁、隧道、地下结构或海工结构，监测系统需要在尽量降低结构扰动的前提下完成布设。较合理的方式是在结构目标区域进行钻孔嵌入，将腐蚀传感器布置到监测部位，监测器安装于结构表面。后续可进行现场检测，也可接入主控室或无线传输系统。这类方式适合既有结构评估。它的研究意义在于将一次性检测转化为长期观测。对于已经服役多年、病害尚未完全显现但耐久性风险较高的结构，长期监测可以帮助识别风险部位、判断腐蚀趋势，并为维修加固时机提供依据。第二类是在建工程。在新建结构中，可在混凝土浇筑前将传感器预埋于特定钢筋位置，并将导线引至接线箱。工程投入使用后，可开展现场检测、主控室监测或无线网络监测。预埋式监测的优势在于可以建立结构服役早期的基线数据。对于耐久性研究而言，基线数据极为重要。没有初始状态，就很难判断后续变化到底是正常服役波动，还是腐蚀风险的持续积累。因此，在建阶段预埋传感器，本质上是在为结构建立“长期健康档案”。4从便携检测到在线监测腐蚀监测系统可以按照数据采集方式分为三个层级。第一是便携式现场检测。技术人员携带便携式钢筋混凝土腐蚀检测仪，对结构重点部位进行定期测量和数据采集。该方式适合周期性巡检、专项检测和重点构件复核。其特点是灵活、部署成本低、适用于监测点数量较多但不需要连续在线监测的场景。第二是有线传输监测系统。传感器测量数据经模数转换后，通过数据总线传输至工程主控室服务器。系统可以执行自动定时采集，也可以执行指令式实时采集。这类系统适用于监测点集中、运维中心明确、对数据连续性和可靠性要求较高的工程。其核心优势是连续性。腐蚀不是瞬时事件，而是一个时间序列过程。若能够长期采集 pH、Cl⁻、腐蚀电位、腐蚀电流和极化电阻等参数，就可以从时间序列中识别趋势，而不是依赖某一次检测数值作判断。第三是无线传输监测系统。在监测点分散、长距离布线困难或现场条件复杂的工程中，数据可通过 GPRS 模块上传至移动通信网络，再经 WEB 服务器和互联网传输至用户终端，也可通过短信方式直接查询。无线系统的意义不仅在于减少布线，更在于改变腐蚀监测的数据组织方式。它使异地浏览、远程监控、经验共享和异常预警成为可能。从便携式检测、有线监测到无线监控，三种模式构成了从“人工巡检”到“连续在线监测”的技术谱系。5参比电极稳定性在腐蚀电化学监测中，参比电极是一个基础但经常被低估的部件。腐蚀电位测量的可靠性，首先取决于参比基准的稳定性。如果参比电极自身发生漂移，则电位变化可能来自传感器漂移，而不一定来自钢筋腐蚀状态变化。LG-RE12 固体参比电极采用 MnO₂ 全固态参比体系，用于钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀电位及阴极保护电位的跟踪测量。其应用环境覆盖潮湿混凝土、干燥混凝土、已氯化混凝土、已碳酸化混凝土，以及弱酸性、中性和碱性土壤/水环境。较关键的技术指标是长期稳定性，电位稳定性可达到 ≤±10 mV。对于短期实验而言，参比电极漂移可能只是误差问题；但对于工程结构长期监测而言，参比稳定性直接决定了趋势判断是否可信。当我们讨论一座隧道、一座桥梁或一处核电工程结构的多年腐蚀状态时，监测系统必须区分两个概念：一个是结构真实变化，另一个是测量系统自身漂移。参比电极稳定性越好，长期数据序列的解释空间就越大。这也是为什么全固态、长寿命、免维护、抗冰冻和工程耐受性强的参比系统，在钢筋混凝土腐蚀监测中具有较高实用价值。6腐蚀发生在微区以上讨论的是工程尺度的长期监测。但腐蚀机理研究还需要进入更小尺度。金属表面并非均一体系。夹杂物、晶界、位错、加工痕迹、钝化膜缺陷、涂层微孔、沉积物和局部离子富集，都可能导致表面电化学活性差异。局部腐蚀的本质，是空间非均一性导致的电化学反应局部化。如果只采用常规电化学方法，例如整体开路电位、极化曲线或阻抗谱，我们获得的是整个电极表面的平均响应。这类数据对于宏观耐蚀性评价是必要的，但不足以解释腐蚀从哪里起始、怎样扩展、何时钝化，以及微区环境如何参与反应。因此，腐蚀研究需要从“平均电化学”进入“空间分辨电化学”。XMU-BY-LG 扫描电化学工作站的研究价值，正是在这一层面体现出来。该系统可用于原位监测电极表面微区电位、电流分布，并检测微观尺寸上的 STM 形貌分布。通过电位型离子选择性探针，还可原位测试表面离子或物种分布。也就是说，它可以同时研究四类对象：腐蚀电位分布。腐蚀电流密度分布。pH 与 Cl⁻ 等界面化学环境分布。纳米—微米尺度表面形貌变化。这使腐蚀研究从“一个平均值”转向“一幅空间图像”。7XMU-BY-LG 的核心技术参数XMU-BY-LG 扫描电化学工作站采用 STM 辅助工作模式。该模式的关键作用是实现探针尖端与样品表面距离的精确控制。在扫描电化学测试中，探针—样品距离是决定空间分辨率和数据可靠性的关键因素。距离过大，局部信号被平均化；距离过小，探针可能接触样品，导致探针损伤或信号失真。该系统的 STM 扫描范围包括 1 μm × 1 μm、20 μm × 20 μm 和 80 μm × 80 μm。电化学扫描范围为 0.1–30 mm × 1–30 mm，可按研究区域选择。STM 空间分辨度小于 10 nm；电化学二维方向空间分辨度小于 5 μm；电化学一维方向空间分辨度小于 0.1 μm。电化学探针最大扫描速度为 4 mm/s。这组参数说明，该平台覆盖了两个尺度。一方面，它可以在纳米—微米尺度上观察表面形貌。另一方面，它又可以在毫米尺度上获得电化学分布图像。这种尺度衔接能力，对于腐蚀研究尤为重要。因为腐蚀的萌生往往发生在微区，但其工程后果最终会扩展到构件尺度。若无法在微观机制与宏观表征之间建立联系，就难以解释局部腐蚀对结构寿命的影响。8界面酸碱环境的变化局部腐蚀过程中，界面 pH 并不是恒定值。金属阳极溶解、水解反应、阴极氧还原、离子迁移和扩散过程，会共同改变腐蚀区域附近的酸碱环境。某些局部区域可能发生酸化，某些区域则可能因阴极反应而呈现碱化趋势。XMU-BY-LG 可通过 pH 微敏感探针开展表面微区 pH 分布测试。pH 探针体系中，可敏感隧道电流的 Pt 微探针用于精确控制探针尖端与样品表面距离，并可进行原位 STM 成像；W/WO₃ 微电极用于敏感氢离子浓度；Ag/AgCl 微电极作为参考电极，用于精确测量表面微区 pH 二维分布。在碳钢含 Cl⁻ 介质腐蚀过程中，可观察到 pH 分布随局部腐蚀发生、发展和钝化过程发生变化。典型 pH 图像覆盖 pH=7、pH=10、pH=12.5 等不同环境条件，用于分析腐蚀活性与界面酸碱状态之间的关系。这类数据的重要性在于，它将腐蚀环境从“溶液整体 pH”推进到“界面微区 pH”。在腐蚀研究中，整体溶液 pH 并不必然等同于腐蚀活性点附近的真实 pH。真正控制局部腐蚀反应的，往往是金属/溶液界面几十微米甚至更小尺度范围内的化学环境。9从氯离子侵入到“Cl⁻ 岛”诱导腐蚀Cl⁻ 是诱导钢筋腐蚀和金属局部腐蚀最重要的环境因素之一。在宏观钢筋混凝土结构中，我们关心 Cl⁻ 是否迁移至钢筋附近；在微区腐蚀研究中，我们进一步关心 Cl⁻ 是否在局部区域富集，以及这种富集如何诱导腐蚀活性点形成。XMU-BY-LG 的 Cl⁻ 微区分布测试采用 Pt 微探针与 Ag/AgCl 微电极组合。Pt 微探针具有三重功能：敏感隧道电流以控制探针距离，进行原位 STM 形貌测量，并作为 Ag/AgCl 微电极参考电极。Ag/AgCl 微电极用于敏感 Cl⁻ 浓度，从而获得表面微区 Cl⁻ 二维分布。在碳钢含 Cl⁻ 介质中，可观察局部腐蚀发生—发展过程中表面微区 Cl⁻ 浓度随时间变化。例如，时间序列图像可覆盖 0 min、5 min、60 min、120 min、990 min 和 1020 min 等阶段，用于描述 Cl⁻ 富集、扩散和局部腐蚀活性演化。这一时间序列非常关键。腐蚀不是静态图像，而是动态过程。Cl⁻ 可能首先在局部区域形成富集，随后诱导钝化膜破坏，形成腐蚀活性点。活性点进一步改变局部电场、pH 和传质状态，反过来影响 Cl⁻ 的空间分布。因此，Cl⁻ 成像不是简单地“测浓度”，而是在观察腐蚀诱发因素与腐蚀响应之间的耦合关系。10  微区电流密度分布腐蚀电位可以反映腐蚀倾向，但电流密度更接近腐蚀反应速率。在微区电流分布测试中，双电极探针可用于测量局部位点的电压降 ΔV。当两根相互分立、尖端具有高度差的微电极足够接近样品表面时，双电极尖端间电位差可用于推算局部腐蚀电流分布。其基本关系可写作：i = ΔV / ρL其中，i 为局部电流密度相关量，ΔV 为双电极尖端间电位差，ρ 为溶液电阻率，L 为双电极尖端间距离。系统说明中给出的典型 L 约为 500 μm。这一方法的意义在于，局部腐蚀中心通常对应更强的垂直电流分量，因此在微区电流密度分布图上会表现为峰值区域。与单纯电位成像相比，电流分布能够更敏感地反映局部腐蚀活性。对于点蚀、缝隙腐蚀、涂层缺陷下腐蚀、焊缝腐蚀等研究对象，微区电流分布能够帮助研究者定位腐蚀活性源，并分析其随时间的增长、迁移或钝化过程。11  结构—电化学活性关联腐蚀研究不能只停留在“哪里腐蚀”，还要回答“为什么那里腐蚀”。某一位置表现出较高腐蚀活性，可能与局部夹杂物、钝化膜缺陷、表面粗糙度、晶界暴露、机械划伤或局部化学环境有关。如果只测电化学分布，无法确认结构原因；如果只看形貌，也无法判断电化学活性。XMU-BY-LG 的扫描电化学微探针与扫描隧道显微镜联用功能，正是为了解决这一问题。该联用系统可以在同一研究区域内，先获得微区腐蚀电位分布，再将探针定位到感兴趣区域，进一步开展 STM 原位形貌研究；也可以反向操作，先获取形貌，再追踪电化学活性。这使研究者能够将腐蚀活性点和非活性点进行对比。例如，在含 Cl⁻ 介质中，可先获得碳钢表面微区腐蚀电位分布图，再选取腐蚀活性点和非活性点位置，连续观察其表面形貌随时间的变化。若活性点形貌出现持续突起、凹陷或局部结构演化，而非活性点相对稳定，便可建立电化学活性与表面结构变化之间的对应关系。这类研究对于材料耐蚀性评价具有直接意义。它不再只告诉我们某种材料“耐蚀性较好”或“耐蚀性较差”，而是进一步揭示材料失效的局部起点和微观路径。12  Z 方向一维电位分布二维电位图可以告诉我们表面哪个区域更活跃，但界面腐蚀过程还具有垂直方向结构。在金属/溶液界面附近，存在电场分布、扩散层、双电层以及局部浓度梯度。不同区域的 Z 方向电位分布，可以反映界面传荷和传质状态。XMU-BY-LG 可在二维微区腐蚀电位图基础上，将微探针定位到腐蚀活性点或非活性点，然后进行 Z 方向一维扫描。通过比较活性位点与非活性位点的 Z—电位曲线，可以分析界面传荷—传质平衡状态。这一方法对于理解局部腐蚀从活性状态向非活性状态转变尤其重要。当一个腐蚀活性点逐渐钝化时，其 Z 方向电位曲线特征可能发生变化。这种变化提供了比二维表面图像更深入的信息，因为它直接关系到界面附近反应物、产物和电场的空间分布。换言之，Z 方向测试使腐蚀研究从“表面图像”进一步进入“界面过程”。13  从微区机理到工程结构现在回到钢筋混凝土结构监测这一工程问题。工程现场监测关注的是结构服役状态。它需要回答：某一桥梁、隧道或地下结构是否存在腐蚀风险？风险是否正在加剧？是否需要采取维修、加固或阴极保护措施？微区扫描电化学研究关注的是腐蚀发生机制。它需要回答：Cl⁻ 如何诱导局部腐蚀？pH 如何在腐蚀活性点附近变化？电位、电流和形貌之间如何耦合？腐蚀活性点如何发生、发展和钝化？这两类问题并不割裂。工程监测提供真实服役环境中的长期数据。微区研究提供解释这些数据的机理基础。例如，当钢筋混凝土结构中某一监测点出现 Cl⁻ 浓度上升、pH 下降和腐蚀电位异常时，微区腐蚀研究可以帮助解释这类参数组合意味着什么：它可能代表氯离子富集、钝化膜破坏、局部腐蚀活性增强，也可能代表某一阶段的暂态波动。同样，微区研究中观察到的“Cl⁻ 岛”诱导腐蚀、pH 局部变化、电流密度峰值和形貌演化，也可以反向指导工程监测参数选择和预警模型构建。因此，较完整的腐蚀研究体系应当包括两个层面：在实验室层面，利用扫描电化学工作站研究腐蚀微区行为。在工程现场层面，利用多功能腐蚀传感器和参比电极进行长期监测。两者共同构成从机理研究到工程预警的技术闭环。14  工程案例意义钢筋混凝土腐蚀监测技术的应用对象通常具有三个特征。第一，服役环境复杂。江底隧道、海底隧道、核电站等工程结构长期处于潮湿、含盐、温度变化或高安全要求环境中。此类环境下，氯离子迁移、局部渗漏、碳化、杂散电流和阴极保护效果都可能影响钢筋腐蚀状态。第二，结构维修代价高。隧道、核电站和重大交通基础设施一旦发生耐久性问题，检测、封闭、维修和加固成本较高，且可能影响公共安全或运营连续性。第三，风险不能仅依赖表观巡检。对于埋置钢筋和混凝土内部腐蚀环境，表观巡检只能发现后期病害。若要提前识别风险，必须使用嵌入式或预埋式传感器进行长期数据采集。因此，在浙江某江底隧道、福建某海底隧道、广东某核电站等工程场景中，腐蚀监测的核心意义并不是获得某一次电位读数，而是形成长期、连续、可解释的数据序列。这些数据可以服务于三类决策：第一，耐久性状态评估。第二，维修加固时机判断。第三，阴极保护或其他防护措施效果验证。从这一角度看，腐蚀监测系统不是附属设备，而是重大结构全寿命周期管理的一部分。  结论本文的核心观点可以概括为四点。第一，钢筋腐蚀是环境参数与电化学过程耦合的结果。pH、Cl⁻、腐蚀电位、腐蚀电流和极化电阻等参数应当联合分析，而不应孤立解释。第二，LG-RC12 多功能传感器将 pH 探针、Cl⁻ 探针和电化学三电极集成于同一监测单元，适合构建钢筋混凝土结构的多参数腐蚀监测体系。第三，LG-RE12 MnO₂ 全固态参比电极以 ≤±10 mV 的长期稳定性，为腐蚀电位和阴极保护电位长期跟踪提供了稳定基准。第四，XMU-BY-LG 扫描电化学工作站通过 STM 辅助进针、微区电位/电流成像、pH 与 Cl⁻ 原位分布测量，以及结构—电化学活性联用分析，将腐蚀研究推进到空间分辨和界面过程层面。如果说传统巡检回答的是“结构有没有出现病害”，那么现代腐蚀监测应当回答的是“腐蚀风险是否正在形成”。如果说常规电化学测试给出的是整体平均响应，那么扫描电化学技术给出的则是腐蚀发生位置、发展路径和微区机制。钢筋混凝土结构耐久性研究的下一步，不应只是提高单个传感器的灵敏度，而应建立从微区机理、现场监测、数据分析到工程决策的完整体系。结构安全不应等到裂缝出现后才被讨论。腐蚀风险应当在环境参数变化、界面电化学异常和微区活性演化中被提前识别。这正是钢筋混凝土腐蚀监测技术的研究价值和工程意义。END

5月11日上午，中国机械工程学会材料分会委员会十届二次会议参会专家代表一行来到中国石油集团工程材料研究院有限公司开展学术参观与交流学习。根据会议日程安排，本次参观为会议期间重要的红色教育与学术参观环节，地点位于西安市锦业二路89号。中国石油集团工程材料研究院有限公司坐落于西安高新技术产业开发区，是中国石油天然气集团有限公司直属研究院，也是我国石油管及装备材料领域集科学研究、质量标准、成果转化于一体的重要科研机构。研究院围绕国家能源安全和制造强国重大战略需求，长期服务油气开发、管道储运、炼油化工、装备制造、工程建设以及新能源等领域，在石油管材、油气钻采输送装备材料、管线安全评价、腐蚀与防护、先进工程材料应用等方向形成了系统技术积累。在研究相关负责人与韩礼红教授的带领下，各位专家首先参观了院史文化与科技成果展示区域，系统了解研究院的发展历程、科研布局、人才队伍建设和服务国家重大能源工程的典型成果。作为长期深耕油气工程材料领域的科研平台，研究院的发展脉络与我国石油工业装备材料自主化进程紧密相连。从早期石油专用管材料试验，到油井管、输送管、钻采装备材料的国产化与高端化，再到面向非常规油气、深层超深层油气、长输管道以及新能源场景的材料安全评价，研究院的每一步发展都体现了工程材料服务国家能源战略的现实意义。参观过程中，专家代表重点了解了研究院在油气钻采输送装备材料领域的科研平台建设。研究院以国家石油管材质量检验检测中心为依托，建立了覆盖金属、非金属及复合材料产品的试验研究装备体系，重要实（试）验装备达500余台/套，可实现从微观组织分析到全尺寸实物模拟实验的覆盖。 这一装备体系不仅服务于材料基础研究，更直接面向油气田现场和重大工程应用，是保障石油管材、钻采装备、输送管线安全可靠的重要技术基础。在材料微观分析与理化检测平台，专家们围绕材料成分、组织结构、缺陷特征和服役损伤机理等内容进行现场学习。扫描电子显微分析、金相组织观察、相结构分析、化学成分检测等手段，是理解材料性能来源的基础。对于油井管、套管、钻杆、输送管线钢等关键材料而言，微观组织中的夹杂物、析出相、晶粒尺寸、裂纹萌生位置以及腐蚀产物形貌，往往直接关系到材料在高温、高压、腐蚀、交变载荷等复杂工况下的可靠性。通过这些平台，材料研究能够从“失效现象”进一步走向“机理识别”，为后续材料设计、工艺优化和工程选材提供依据。在力学性能与结构安全评价相关平台，专家代表进一步了解了石油管材在拉伸、压缩、弯曲、冲击、疲劳、断裂韧性等方面的测试评价方法。油气井管柱和长输管道长期处于复杂载荷环境中，既要承受内压、外挤、拉伸、弯曲等力学作用，也要面对高温高压、酸性介质、地层运动、压裂扰动等多因素耦合影响。因此，单一强度指标并不足以评价材料服役安全，必须综合考虑强度、塑性、韧性、抗疲劳、抗开裂和抗腐蚀等多维性能。相关实验平台的建设，使科研人员能够在实验室内模拟工程服役环境，对材料和管柱结构进行更接近现场条件的安全评价。油井管与管柱失效预防是本次参观学习中的重点方向之一。韩礼红教授长期从事油气井管柱失效控制和油井管材料服役行为研究，其担任石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室副主任、油井管与管柱研究所所长，并长期围绕油气井管柱失效控制开展科研工作。 在相关介绍中，专家们了解到，油气井管柱被称为油气井安全生产的重要“生命线”，其失效不仅影响单井产能和油气田开发效率，更可能带来井控、安全环保和经济损失等一系列问题。围绕套管变形、管柱断裂、螺纹连接失效、腐蚀开裂和疲劳损伤等问题开展研究，对保障深层、超深层、非常规油气资源安全高效开发具有重要意义。在腐蚀与防护相关平台，专家们重点关注了油气工程材料在酸性气田、含CO₂/H₂S介质、高矿化度地层水、复杂流动环境和新能源场景中的腐蚀行为。腐蚀问题贯穿油气开发、集输、储运和炼化多个环节，是影响装备寿命和工程安全的关键因素。研究院围绕石油管材及装备腐蚀与防护技术形成了长期研究基础，其研究方向与油气田现场需求高度契合。对于中国石油而言，腐蚀防护研究不仅关系到管材选型和寿命预测，也关系到重大管线、井筒完整性和油气田长期稳定运行。在全尺寸实物模拟与工程验证平台，专家代表进一步感受到工程材料研究区别于一般实验室研究的鲜明特点。全尺寸试验能够将材料、结构、连接、载荷和服役环境放在接近真实工况的条件下综合评价，从而弥补小试样实验与工程现场之间的差距。对于油井管柱、输送管线、钻采装备等产品而言，全尺寸评价可以更真实地反映螺纹连接密封性能、管体抗挤毁能力、复杂载荷下结构稳定性以及极端环境下失效风险，为重大工程选材、标准制定和安全决策提供支撑。此次参观也让各位专家更加直观地认识到，研究院的设备平台并不是单纯的检测设备集合，而是支撑能源装备材料自主创新的重要体系。从微观表征到宏观性能测试，从材料开发到产品评价，从失效分析到标准制定，从实验室研究到油气田现场应用，各类设备共同构成了工程材料研究的完整链条。研究院已构建和完善石油管材标准体系，并参与国际标准化工作，这对于增强我国在国际油气装备材料标准领域的话语权具有重要意义。对材料学科而言，中国石油集团工程材料研究院有限公司的实践提供了一个典型样本：真正有价值的材料研究，既要深入微观结构和性能机理，也要回应工程现场的复杂问题；既要服务论文和成果产出，也要支撑装备安全、产业升级和国家战略需求。油井管、管线钢、耐蚀合金、非金属复合材料、涂层防护材料等方向，看似分属不同材料体系，背后共同指向的是能源装备长期安全服役这一核心命题。本次参观学习内容充实、交流深入。各位专家在院史展陈中了解了我国石油工程材料发展的历史脉络，在实验室平台中感受了先进装备对科研创新的支撑作用，在现场交流中进一步理解了材料科技服务国家能源安全的现实路径。参观结束后，大家对研究院在工程材料领域长期积累形成的科研能力、平台能力和行业服务能力留下了深刻印象。高水平学术活动不仅是专家交流思想的平台，更是连接科研、产业和工程现场的重要桥梁。通过近距离学习中国石油集团工程材料研究院有限公司的科研体系与工程实践，我们更加认识到，材料科技的发展离不开长期积累、严谨验证和面向实际问题的持续攻关。未来，我司将继续以专业、细致、务实的态度参与各类学术会议与交流活动，在服务科研交流的过程中不断提升自身能力。也期待未来有机会继续参与更多高水平学术参观与行业交流活动，为推动材料科技交流、产学研协同和行业高质量发展贡献力量。END

近年来，高校实验室安全事故频繁进入公众视野。每一次事故发生后，舆论都会讨论“操作是否规范”“人员是否培训到位”“导师和实验室负责人是否尽责”“危化品是否违规存放”。但热度过去之后，真正需要被长期追问的问题其实只有一个：实验室安全到底能不能从“事后追责”前移到“事前预防”和“过程管控”？近期，重庆某高校实验室发生一起安全事故，造成学生伤亡。公开通报显示，事故初步调查疑似因操作不当引发实验物品闪爆。事故仍有待进一步调查，但“实验物品闪爆”四个字已经足够提醒所有实验室管理者：实验室中的风险并不总是以明显的危险形态出现。它可能是一瓶未准确标识的试剂，一次未经充分评估的反应，一次不完整的回库记录，也可能是一次没有被及时发现的挥发物积聚。实验室不是普通的办公空间。尤其在材料、化学、能源、环境、生物医药等学科中，科研活动常常涉及易燃、易爆、强氧化、强腐蚀、剧毒、易制毒、易制爆等危险化学品。一个实验项目从试剂采购、入库、储存、领用、称量、反应、回库、废弃到台账归档，任何一个环节不清晰、不闭环，都可能形成事故隐患。回顾公开案例可以发现，许多实验室事故并不是由单一因素造成，而是由多个管理漏洞叠加形成。某北京高校曾在进行污水处理科研实验时发生爆炸燃烧事故。事故调查显示，实验过程中镁粉与磷酸反应产生氢气，氢气被机械摩擦、碰撞产生的火花点燃，继而引发镁粉粉尘云爆炸，造成严重后果。调查同时指出，违规开展试验、冒险作业，违规购买、违法储存危险化学品，以及实验室和科研项目安全管理不到位，是事故暴露出的重要问题。某上海高校实验室在制备氧化石墨烯过程中发生爆炸。公开案例复盘显示，实验涉及浓硫酸、高锰酸钾等强氧化体系，反应本身具有剧烈放热和爆燃风险，但现场存在未充分进行风险评估、个人防护不到位、物料添加不规范等问题。事故造成多名研究生受伤，尤其是眼部、面部损伤严重。某北京高校化学实验室曾发生氢气钢瓶相关爆炸火灾事故，造成实验人员死亡。公开案例中还提到，氢气、甲烷、一氧化碳等气体一旦管理不当，可能出现泄漏、误接、超限、遇火源或静电引燃等风险。气体类事故往往发生快、破坏力强，事故前如果缺少实时监测和异常报警，现场人员很难在第一时间发现危险。某江苏高校化工实验室曾因违规配置试验用气造成爆炸。公开案例显示，气瓶内甲烷含量达到爆炸极限范围，开启阀门时气流快速流出产生的摩擦热能或静电，最终导致瓶内气体爆炸。这个案例提示我们，实验室安全不仅是“会不会做实验”的问题，更是“是否知道试剂、气体、设备、环境之间如何相互作用”的问题。某长沙高校化工实验楼曾发生火灾，事故原因与实验台下存放的金属钠遇水反应有关。水龙头漏水本身看似只是普通设施问题，但当它与遇水反应的危险化学品处在同一空间中，风险就会迅速放大。这个案例说明，危化品储存不是“找个地方放起来”这么简单，而必须考虑试剂类别、禁忌配伍、环境条件、通风条件、包装完整性以及日常巡检。还有案例显示，学生在清理通风柜时发现前人遗留的未知白色固体，用水冲洗后发生炸裂。后续分析认为，该未知固体中可能含有遇水剧烈反应的物质。这个案例的警示意义非常直接：实验室中最危险的东西之一，就是“不知道是什么”的东西。没有清晰标签、没有归属责任、没有入库记录、没有使用记录、没有作废记录的试剂，本质上就是不可控风险。这些事故类型不同，有的是爆炸，有的是火灾，有的是气体泄漏，有的是危化品遗留；有的发生在实验操作环节，有的发生在储存环节，有的发生在清理和回收环节。但它们背后有共同逻辑：危险源没有被全过程识别，危化品没有被全流程追踪，实验行为没有被有效约束，异常状态没有被及时发现。因此，实验室安全不能只依赖“安全教育开过会”“墙上贴了制度”“台账有人填”“老师口头提醒过”。这些工作当然重要，但如果缺少流程化、数据化、智能化的管理工具，制度很容易停留在纸面上。真正的安全管理，必须能够回答六个基础问题：谁取用了试剂？取用了什么？取用了多少？什么时候取用？是否按时归还？储存环境是否处于安全状态？教育部相关规范中已经明确提出，高校应建立实验室安全检查制度，对实验室开展“全员、全过程、全要素、全覆盖”的定期安全检查，并实行问题排查、登记、报告、整改、复查的闭环管理；涉及有毒有害化学品、危险气体、特种设备等重要危险源的教学科研项目，应经过风险评估后方可开展实验活动。规范还提出，应对重要危险源进行采购、运输、储存、使用、处置等全流程、全周期管理。储存要有专门场所并严格控制数量，使用时应由专人负责发放、回收和详细记录，实验后产生的废物应统一收储并依法依规处置。也就是说，危化品管理的目标已经从“有没有放好”升级为“是否全周期可控”。在危化品储存与使用方面，相关管理规范也强调，危险化学品应储存在仓库、储存室、气瓶间等专门储存场所，不应露天存放；互为禁忌的化学品、灭火方法不同的危险化学品应分开存放；实验室人员应对使用危险化学品的实验项目进行风险辨识，对风险较大的项目制定控制措施。这正是智能危化品流程管控柜的重要价值所在。传统安全柜解决的是“储存”问题，而流程管控柜解决的是“储存+权限+记录+追溯+预警+闭环”问题。对于高校、科研院所和企业研发实验室而言，危化品管理不应只停留在“把试剂锁起来”，而要进一步实现“让每一次存取都有身份、每一次流转都有记录、每一次异常都有提醒、每一种试剂都有去向”。以然艾科技相关设备资料中的智能危化品流程管控柜为例，该系统采用“1+N”结构设计。“1”是主柜，承担称重、扫码、建立台账等流程管控功能；“N”是副柜，用于储存各类危化品，可根据实验室规模和试剂分类需求形成“1+2”“1+3”“1+4”“1+5”“1+6”等多种组合方式。这种设计的核心不是简单增加柜体数量，而是让危化品从入库开始就进入标准化管理流程。在人员权限层面，系统支持人脸识别、密码登录，并可选配刷卡、RFID识别等功能。也就是说，危化品柜不再是任何人拿钥匙就能打开的普通储物柜，而是一个具有身份识别和权限控制能力的管理终端。对于多课题组共用实验室、研究生频繁流动、不同人员权限不同的高校实验室来说，这一点尤其关键。在入库环节，系统可对试剂进行称重，配合二维码扫码枪、蓝牙标签打印机、RFID打印机等设备，为试剂建立唯一化识别信息。试剂不再只是一个瓶子，而是一个带有编号、名称、类别、重量、位置、责任人和流转记录的管理对象。这样可以减少“试剂放在哪里不知道”“剩余多少不知道”“谁领走了不知道”等常见问题。在出库环节，实验人员需要通过身份识别从指定副柜取出试剂。系统记录取用人、取用时间、试剂信息、出库状态等数据。对于易制毒、易制爆、剧毒、强氧化、强腐蚀等重点管控试剂，这种身份绑定和过程记录可以显著提高管理透明度，也为后续检查和责任追溯提供依据。在回库环节，系统可通过扫码识别已出库试剂编号，自动识别所属副柜，并通过称重记录剩余量，再配合身份识别完成回库。这个动作看似简单，却是危化品闭环管理中非常关键的一步。很多实验室账物不符、试剂长期滞留、危险品遗失或违规转移，问题往往就出在“出去了没有回来，回来了没有记录，记录了但数量不准”。在库存管理方面，系统支持查看副柜中存放的试剂信息，并支持导出和盘存。管理人员不需要逐瓶翻找、手工抄录，而可以通过系统快速掌握当前库存。对于安全检查、危化品专项排查、重点试剂盘点、实验室搬迁、课题组交接等场景，这种电子化库存管理能明显降低人工误差。在台账管理方面，系统可记录入库、出库、回库、作废等操作，并支持导出。相比纸质台账，电子台账的优势在于记录结构更统一、查询效率更高、数据更容易汇总。对于实验室安全管理部门而言，台账不是为了应付检查，而是为了真正掌握危险源动态。在MSDS管理方面，系统提供不少于2000种化学品基础数据库，并支持用户对化学品信息进行新增、查询和维护。MSDS不是附属资料，而是实验人员识别危险特性、确认储存条件、选择防护用品、制定应急处置措施的重要依据。将MSDS嵌入危化品流程终端，有助于把“查资料”这一动作前置到试剂使用流程中。在储存安全方面，副柜采用外部全钢、内部PP聚丙烯内衬结构，有助于提升耐腐蚀能力；各分区设置独立进排风口，并配有消焰器、离心风机和高效过滤器；柜内设置温湿度与VOC一体传感器，可监测当前储存环境。当柜内浓度超标时，系统可自动启动通排风系统，并将报警消息推送至移动端，提醒相关负责人处理。这类环境监测功能对危化品储存尤其重要。很多事故并不是在试剂刚进入实验室时发生，而是在长期存放过程中逐渐积累风险。例如挥发性有机物在柜内积聚，易燃蒸气遇到点火源；腐蚀性气体侵蚀柜体、线路或周边设备；温湿度异常加速试剂变质或容器损坏。如果没有传感器和报警系统，管理人员往往只能在异味明显、容器破损、事故发生后才发现问题。在锁具管理方面，设备采用电控锁与机械防盗锁结合，支持双人双锁管理，并具有柜门未关闭报警功能。对于重点管控试剂，单纯“一把钥匙”管理容易出现借用、转交、遗失、责任不明等问题。双人双锁和电子权限结合，可以把管理责任进一步压实到具体人员和具体流程。在后台管理方面，系统包含实验室管理、储存柜管理、人员管理、化学品管理、化学品存储管理、台账信息、告警配置、告警记录等模块。管理者可以按化学品名、实验室、CAS号、容器编号等维度查询库存，也可以对温度、湿度、VOC、柜门超时未关闭、超时未归还等报警阈值进行配置。这意味着，危化品流程管控柜不仅是一台硬件设备，更是一套实验室危险源管理系统。它把“人、物、量、时、柜、环境”六类信息连成一条线：人员身份决定能否操作，试剂标签决定能否追溯，称重数据决定账物是否一致，时间记录决定是否超时未归还，柜体位置决定是否分区存储，环境监测决定是否及时预警。从事故预防角度看，这类设备至少可以在五个方面发挥作用。第一，减少未知试剂和遗留试剂。通过入库标签、编号、MSDS、库存查询和作废记录，试剂从进入实验室开始就有明确身份，降低“前人留下来的东西没人知道是什么”的风险。第二，减少未经授权取用。通过人脸识别、密码、刷卡、RFID和权限设置，危化品取用从“谁拿到钥匙谁能开柜”转变为“符合权限的人才能按流程取用”。第三，减少账物不符。通过入库称重、出库记录、回库称重、盘存导出，系统能够帮助管理者持续掌握试剂实际库存，而不是只依赖手工估算和纸面登记。第四，减少储存环境失控。通过温湿度、VOC、柜门状态、风机状态等环境监测，管理者能够及时发现挥发物积聚、柜门未关、环境超限等异常。第五，提升检查与追溯效率。事故预防不仅靠日常管理，也靠检查、复盘和整改。电子台账、告警记录、操作明细和库存导出，可以让实验室安全检查从“看现场、翻本子”转向“查数据、看闭环”。当然，任何设备都不能替代人的安全意识，也不能替代导师、课题组负责人、实验室管理人员和学校管理部门的责任。危化品流程管控柜的意义，不是让管理者“买了设备就安全”，而是为制度落地提供可执行的抓手。制度规定要专人负责，系统就要能识别人员；制度规定要详细记录，系统就要能自动生成台账；制度规定要分类储存，柜体就要能支持分区管理；制度规定要及时整改，系统就要能保留报警和处置记录。实验室安全治理的难点，不在于大家不知道“安全很重要”，而在于日常管理中存在太多低频但高危的细节：试剂取用太频繁，人工登记容易漏；研究生更替太快，培训质量不稳定；多个课题组共用空间，责任边界容易模糊；危化品种类太多，禁忌配伍难以完全靠记忆；检查周期有限，隐患却可能每天发生。因此，现代实验室安全管理需要从“人盯人”走向“流程管人”，从“事后补台账”走向“过程自动留痕”，从“经验判断”走向“数据预警”。危化品流程管控柜正是在这一背景下变得越来越重要。它不是单纯的柜子，而是实验室安全管理体系中的关键节点。一次事故带来的警示，不应只停留在新闻热度中。对于每一间实验室而言，最重要的安全工作不是事故发生后的调查，而是事故发生前的每一次规范操作；不是检查前临时整理台账，而是每天真实、连续、可追溯的数据记录；不是把危化品锁起来就结束，而是把危化品从入库到处置的每一个环节管起来。科研探索需要自由、效率和创新，但安全是所有科研活动的底线。把危化品管理做细，把实验流程管实，把风险预警前置，把责任链条留痕，既是对实验人员生命安全的保护，也是对科研平台、学校声誉和科研成果的保护。实验室安全，不应只靠一句“注意安全”。真正有效的安全，是每一次取用都有权限，每一瓶试剂都有身份，每一次称量都有记录，每一次回库都有闭环，每一次异常都有提醒。危化品流程管控柜的价值，正是在这些最具体、最日常、也最容易被忽视的环节中体现出来。END

在材料科学、电子信息、新能源汽车、航空航天、轨道交通以及高端装备制造等领域，产品性能评价已经不再局限于常温、静态和理想工况。随着应用环境不断复杂化，材料与器件在服役过程中往往需要承受温度、湿度、压力、振动、光照、腐蚀介质等多重环境因素的长期作用。其中，温度因素具有普遍性、基础性和强耦合性，是影响材料性能演化与产品可靠性衰减的重要变量。从工程应用角度看，产品在研发阶段表现出的初始性能，并不能完全代表其在实际服役周期中的稳定性。例如，电子元器件在常温下能够满足电学指标，但经过低温储存或高温运行后，可能出现参数漂移、焊点疲劳、封装开裂等问题；聚合物材料在标准实验室环境中具备良好韧性，但在低温下可能发生脆化，在高温下则可能出现软化、热氧老化或尺寸稳定性下降；新能源电池、传感器、密封件、胶黏剂、涂层材料等产品，也都可能在温度变化中暴露出常规测试难以发现的隐性缺陷。因此，环境可靠性测试并不是产品研发流程中的附属环节，而是连接材料设计、结构优化、工艺验证和质量控制的重要方法。它通过人工构建可控环境，将产品可能经历的外部服役条件前置到实验室中，使研究人员能够在较短时间内观察样品性能变化，评估其环境适应性，并为后续改进提供数据依据。在众多环境因素中，温度是最基本也是最典型的环境变量。温度变化会直接影响材料的热膨胀行为、相态稳定性、力学性能、电学性能、化学反应速率以及界面结合状态。更重要的是，温度往往不是孤立起作用的。高温可能加速材料氧化和挥发，低温可能诱发脆化和收缩，而高低温交替则会导致反复热胀冷缩，使应力在材料内部、界面层、焊点、密封结构和装配连接处逐渐积累。从失效机理来看，高低温环境导致的产品失效通常具有隐蔽性和累积性。早期阶段可能只表现为轻微的性能波动或外观变化，但随着循环次数增加，微裂纹、界面脱粘、结构变形、密封失效、电阻漂移等问题会逐渐显现。对于长期服役产品而言，这类变化往往比瞬时破坏更值得关注，因为它们决定了产品能否在真实环境中保持稳定运行。高低温试验箱正是在这一研究背景下形成并广泛应用的环境模拟设备。其基本功能是在封闭试验空间内建立稳定的高温或低温环境，并通过温度控制系统、制冷系统、加热系统、空气循环系统和安全保护系统，使样品在可重复、可量化的温度条件下接受测试。与自然暴露或现场试验相比，高低温试验箱具有周期短、条件可控、重复性较好、数据可比较等优势，因此成为材料研发、产品验证和质量检测中的基础装备。从测试目的来看，高低温试验通常并非单纯观察样品“能否承受某一温度”，而是通过温度应力揭示样品在结构、性能和功能方面的边界条件。对于材料研究人员而言，高低温试验可以用于比较不同配方、不同工艺和不同结构设计下的稳定性差异；对于产品研发人员而言，它可以用于验证产品在极端温度条件下的启动、运行、储存和恢复能力；对于质量管理部门而言，它则可以作为产品批次一致性、工艺稳定性和可靠性筛查的重要依据。在材料科学研究中，高低温试验常用于聚合物材料、复合材料、金属材料、陶瓷材料、涂层材料及胶黏剂体系的环境适应性评价。以聚合物材料为例，低温环境可能使分子链运动受限，导致材料弹性下降、韧性降低甚至发生脆裂；高温环境则可能加速链段松弛、热氧老化和添加剂迁移。对于复合材料而言，不同组分的热膨胀系数差异可能在高低温循环中诱发界面应力，进而影响层间结合强度和整体结构稳定性。在电子电气领域，高低温测试的意义更加突出。电子产品中的芯片、线路板、焊点、连接器、封装材料和绝缘材料具有不同的热响应特征。当温度发生变化时，材料之间的热膨胀差异可能导致机械应力集中，长时间作用后形成疲劳损伤。某些电子元件在高温下还可能出现漏电流增加、绝缘性能下降、信号漂移等现象；在低温下，则可能出现启动异常、显示响应变慢、电容特性变化或传感精度下降。因此，高低温试验是电子产品可靠性评价中不可缺少的基础方法。在新能源领域，温度因素同样影响显著。电池体系的电化学反应动力学、离子传输速率、材料稳定性和安全边界均与温度密切相关。低温环境可能导致内阻升高、容量释放能力下降；高温环境则可能加速副反应、缩短寿命，甚至引发安全风险。对于电池包周边的密封件、连接器、热管理材料、绝缘材料和结构件而言，高低温环境也会影响其尺寸稳定性、机械强度和长期可靠性。随着新能源产品向高安全性和长寿命方向发展，高低温环境模拟测试的价值正在进一步提升。从实验方法角度看，高低温试验可分为高温试验、低温试验、高低温循环试验和温度保持试验等类型。高温试验主要用于观察样品在热环境中的耐受能力和性能变化；低温试验则用于评价样品在寒冷条件下的功能保持能力；高低温循环试验更接近许多产品的实际服役状态，能够模拟昼夜温差、季节变化、运输环境以及设备启停过程中形成的温度波动。不同试验方法对应不同研究目的，不能简单用同一套参数套用所有样品。在实际测试中，温度设定、升降温速率、保持时间、循环次数、样品摆放方式和测试评价指标，都会影响最终结果。若试验参数过低，可能无法充分暴露潜在问题；若试验强度过高，又可能使样品承受远超实际服役条件的破坏性应力，导致结果偏离应用场景。因此，高低温试验的关键并不是“温度越极端越好”，而是要根据产品服役环境、材料特性和评价目标制定合理方案。这也说明，高低温试验箱的价值不仅体现在设备硬件本身，更体现在它能否稳定、准确、连续地提供研究所需的温度环境。温度控制精度、温度均匀性、波动度、升降温能力、箱体密封性、风道设计、操作界面、程序控制能力和安全保护系统，都是影响实验质量的重要因素。对于科研实验而言，设备的稳定性直接关系到数据的可信度；对于企业质检而言，设备的重复性则关系到批量产品评价的一致性。然艾科技相关设备中的 JT 系列高低温试验箱，属于环境可靠性测试设备中的基础产品线。该系列包括 JT-330C 等型号，可用于高低温环境条件下的试验需求，并配置相应的工作室容积、温度范围、升降温能力和控制系统参数；同时展示了箱体结构、内部空气循环示意以及设备参数表，为实验室选型提供了基础依据。从结构功能上看，高低温试验箱通常由工作室、保温层、制冷系统、加热系统、循环风道、温度传感器、控制系统和安全保护系统组成。工作室用于放置测试样品，其空间大小决定了样品尺寸和测试批量；制冷系统决定低温能力和降温效率；加热系统决定升温能力和温度恢复速度；循环风道则影响箱内温度均匀性。对于需要长时间运行的实验场景，设备的稳定性、能耗控制和故障报警能力同样重要。JT 系列高低温试验箱更适合承担实验室基础温度环境模拟任务。对于高校和科研院所，可用于材料配方筛选、结构件温度适应性评价、电子模块低温启动测试、样品高温老化前处理等实验；对于企业研发部门，可用于产品设计验证、来料筛查、工艺变更评价和可靠性摸底；对于检测机构，则可作为常规环境试验平台，服务于多类型产品的高低温测试需求。需要指出的是，高低温试验箱并不能单独完成全部可靠性评价。对于某些材料和产品，温度只是诱发失效的因素之一。实际应用中，还可能需要与湿热试验、快速温变试验、温度冲击试验、低气压试验、振动试验、盐雾试验、光老化试验等方法配合使用。高低温试验的意义在于建立最基础的温度响应认知，为后续复合环境试验提供判断依据。例如，对于户外使用的电子产品，仅进行高低温测试可能不足以评价其长期稳定性，还需考虑湿度、紫外照射和腐蚀环境；对于车载部件，除了温度循环，还可能需要叠加振动和机械冲击；对于新能源系统，温度试验结果还应与电性能、安全性能和结构稳定性测试结合分析。因此，高低温试验箱更准确的定位，是环境可靠性研究体系中的基础平台，而不是孤立的单项设备。从实验室建设角度看，高低温试验箱通常是环境可靠性测试能力建设的起点。它的应用范围广、方法成熟、样品适配性强，可以覆盖材料、零部件、电子器件和小型整机等多类对象。对于刚开始建立可靠性测试体系的实验室而言，高低温试验箱能够较快形成基础测试能力；对于已有环境测试平台的实验室而言，它也可以作为日常使用频率较高的通用设备。在研究思路上，高低温试验的核心并不是追求设备参数的堆叠，而是通过可控环境建立样品性能演化与温度应力之间的关系。只有将设备测试能力与材料表征、性能检测、失效分析和工程应用场景结合起来，才能真正发挥其研究价值。例如，高低温处理后的样品可进一步进行力学测试、显微结构观察、电性能测试、热分析或化学成分分析，从而判断温度作用下的失效机制，而不是仅停留在“是否损坏”的表面判断。因此，高低温试验箱在现代实验室中的作用，已经从简单的环境模拟工具逐渐转变为可靠性研究平台。它服务的不只是单次测试结果，更是材料与产品在温度应力下的行为规律研究。对于科研工作而言，它帮助研究人员理解材料结构与性能之间的关系；对于工程开发而言，它帮助研发人员提前发现设计缺陷；对于质量控制而言，它帮助企业建立更稳定的产品评价体系。总的来看，高低温试验箱是环境可靠性测试中最基础、最常用、也最具有普适价值的设备之一。其研究意义不在于模拟某一个极端温度点，而在于通过可控温度环境揭示材料与产品在实际服役过程中可能出现的性能衰减、结构变化和功能异常。对于材料研发、电子电气、新能源、汽车零部件和高端装备等领域而言，高低温测试已经成为产品可靠性评价中不可忽视的环节。在产品从实验室走向工程应用的过程中，可靠性并不是由设计说明书证明的，而是在连续、规范、可重复的测试中逐步建立的。高低温试验箱提供的，正是这样一种基础验证条件。它将复杂环境中的温度因素转化为实验室中可控制、可记录、可分析的数据过程，使材料和产品在进入真实应用场景之前，先接受环境边界的检验。这也是环境可靠性测试的核心价值所在：不是为了制造苛刻条件，而是为了更早识别风险；不是为了追求参数极限，而是为了理解产品在服役环境中的真实表现。高低温试验箱作为其中的基础设备，承担着从材料认知到产品验证之间的关键连接作用。