鋯鈦酸鉛壓電陶瓷首創者——殷之文院士

2021-02-18 粉體人

殷之文(1919年5月30日-2006年7月18日),江蘇省吳縣人,無機材料科學家,中國科學院院士,國際陶瓷科學院院士。畢生致力於功能陶瓷和功能晶體材料科學研究,是我國無機功能材料學科奠基人之一,在國際功能材料科學界亦享有盛譽。曾任中國科學院上海矽酸鹽研究所副所長、學術委員會主任,國際鐵電顧問委員會委員,國際鐵電學報、鐵電快報編委等。在國內外學術刊物上發表論文380餘篇,撰寫專著、譯著7本,先後獲國家科技獎6項、省部級獎項9項以及何梁何利基金科學與技術進步獎。

1919年的5月,殷之文出生在江蘇省蘇州市(時稱吳縣)的一個古鎮——直鎮。小鎮雖然古樸淡雅,但民風卻求新求變。1924年-1930年殷之文念小學期間,鎮上的居民便已籌資辦廠,發電廠、電話局、輪船公司等公益事業也都如火如荼。不少人家的孩子在本鎮念完小學就去外地讀中學、大學,甚至於出國留學,彼時他便萌發「好男兒志在四方」的想法。

他12歲時便離家去上海讀中學,1937年高中畢業時恰逢「七七事變」繼而日寇荼毒滬上,他的家鄉也未能倖免,為避戰亂不得不顛沛流離東奔西走,直到1939年抵達抗戰後方昆明,借讀於雲南大學。許是國讎家恨使然,年輕的殷之文選擇了採礦冶金系,這段學習經歷對他以後50餘年的材料科學研究生涯起到至關重要的作用。

自大學畢業後,殷之文遠赴海外求學,在美國密蘇裡大學羅拉分校就讀冶金系同時獲得該校研究生獎學金。在讀期間他選聽了該校陶瓷系的部分課程,了解到陶瓷與冶金都是材料科學範疇的不同研究對象,自此對陶瓷研究產生了興趣,1948年他從羅拉轉學到伊利諾大學陶瓷工程系攻讀研究生,直到1950年回國。

1950年夏天,年輕的殷之文與妻子閔嗣桂毅然決然的選擇回國投身到新中國的建設,經由雲南大學時期的老師和同學介紹,來到唐山鐵道部鐵道研究所工作。那時的新中國工業基礎薄弱,各方面都缺少積累。當時鐵路車輛的彈簧鋼在使用過程中時常斷裂,剛參加工作的殷之文為了攻克這個課題,從南到北跑了很多鐵道部的車輛廠,與廠裡的工程師和工人一起深入的研究彈簧鋼斷裂的問題,積極探索如何改進它的熱處理與加工。經過一段時間的攻堅克難,他初步解決了這個問題。

1951年,他被調到上海中科院工學實驗館窯業組(上海矽酸鹽研究所前身)從事陶瓷研究。彼時的窯業組只有零星十來人,由賴其芳先生兼任組長殷之文擔任副組長。「草臺班子」初創,殷之文便由此展開他在無機非金屬材料領域長期的研究工作。


同年,他請求把當時在開灤煤礦工作的伊利諾大學同學嚴東生調到上海合作研究,幾經波折才在中科院院部的協調下成功。自1955年嚴東生來滬以後,其學術和領導才能得到充分的發揮,使無機材料科學在我國逐步成長起來,後來原窯業組改制為矽酸鹽研究室並於1959年建所。時至今日,已經發展成為聲譽顯著的科研院所。

20世紀50年代初,蘇聯援建我國,其中一項是新建西安高壓電瓷廠,為我國電力建設配套。1954年,蘇聯專家到冶金陶瓷研究所參觀訪問,認為矽酸鹽研究所有進行高壓電瓷研究工作的條件,提出由該所協助西安高壓電瓷廠研究解決用本國原料研製生產優質高壓電瓷部件的配方、工藝問題。


任務正式下達後,由殷之文牽頭組織借南京電瓷廠為工作場地。前後花了約4年時間,先是對我國不同類型的黏土原料、長石、石英進行了詳盡的研究、分析和鑑定。後在此基礎上進行瓷坯、瓷釉配方研究和工藝開發,最後到新建的西安高壓電瓷廠進行生產試驗,到1958年完成任務,獲得國家科技發明獎二等獎。緊接著為了建設強力電臺(國防110任務),1959年院部下達任務,研製大功率速調管組裝用大尺寸的高強度、耐熱、高頻絕緣瓷環及其與金屬的真空封接。殷之文負責的一個研究組主要研製瓷環配方和工藝,郭景坤先生負責的研究組負責金屬化封接工藝,到1962年完成任務,獲得國家科技發明獎二等獎。

20世紀60年代初,研究所的研究向空間技術、原子能技術和無線電電子學服務的高新材料研發調整,功能陶瓷也從高壓電瓷、高頻電瓷、電容器瓷等方面走向了探索、研究和開發多功能、多用途的壓電陶瓷。當時,國際上剛研製成功的鋯鈦酸鉛(PZT)壓電陶瓷系列具有比鈦酸鋇壓電陶瓷更為優越的性能,然而,由於製造工藝複雜,大尺寸或異形元器件難於製備,因而還未能量產。殷之文等人抓住機遇,採用氣流粉碎、等靜壓成型、緻密氧化鋁坩堝密閉燒結等新工藝,逐步解決了一系列PZT陶瓷的製造工藝問題。同時針對當時迫切需求的水聲聲吶應用,與有關單位合作製造了數千件艦用或岸用、性能達到國際水平的不同類型的發射接收壓電陶瓷元件,製造出了我國自製的水聲聲吶系統。

20世紀70年代,除壓電陶瓷外,對鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)透明鐵電陶瓷和其他的弛豫型鐵電陶瓷材料的研究引起人們注意。殷之文等人開始了PLZT透明鐵電陶瓷的研究,對它的相變和微觀結構變化進行了詳盡研究,並首先用TEM在PLZT立方相中觀察到了納米尺度的極性微區,既為弛豫型鐵電體的微疇—宏疇相變理論提供了有力的實驗證據,也為弛豫鐵電體擴散相變的微不均理論提供了在空間尺度上為納米級的證據。同時,他還研究了PLZT陶瓷中的晶界結構、晶界運動和晶界效應,採用TEM技術觀察和拍攝了晶界及其附近的晶格像和晶界在熱處理過程中的運動。在應用方面,他與總參防化兵部合作成功地研製了PLZT透明鐵電陶瓷核閃光護目鏡並投入使用。

1982年末,中國科學院在國家計委的支持下批准下達在中國科學院籌建5個中試基地。化學新材料中試基地無機部分就在矽酸鹽研究所紅星工廠的基礎上建設,並於1983年初任命殷之文為基地首任經理。


同年,美國麻省理工學院丁肇中教授正為西歐核子中心(CERN)L3組電磁量能器的建設尋找一個研究單位提供他所需求的鍺酸鉍(BGO)閃爍晶體。他所需要的BGO晶體質量要求高,尺寸大而不規範,數量大(12000支),當時國際上沒有一個單位能生產這種規格的晶體。矽酸鹽研究所接受了這項工作,殷之文與全所同志共同努力,保質保量超前完成了西歐核子中心所委託的12000支BGO晶體,創匯1200萬美元,在國際上獲得很高聲譽。

1993年,當選為中國科學院院士。1997年9月與嚴東生院士一起主持在上海舉辦的「無機閃爍晶體及其應用」國際會議(SCINT97)。2006年7月18日,因病醫治無效,在上海華東醫院不幸逝世。享年88歲。

1919年,5月30日出生於江蘇省蘇州市的一個古鎮——角直鎮。

1937年,高中畢業,正逢「七七事變」。

1938年,考入上海大同大學土木工程系學習。

1939年,借讀於雲南大學,選擇了採礦冶金系。

1942年,畢業後赴四川綦江鐵礦工作。不久應聘到雲南大學任教。

1946年,獲美國密蘇裡大學獎學金,赴美留學。

1948年,該年6月獲密蘇裡大學羅拉分校冶金系碩士。

1948年,該年9月轉入伊利諾大學攻讀陶瓷工程。

1950年,該年1月獲陶瓷工程學碩士。

1950年,與妻放棄國外優越條件,毅然回國在唐山鐵道部鐵道研究所工作。

1951年,該年6月調入上海中國科學院,任冶金陶瓷研究所副研究員。 

1954年,為配合西安高壓電瓷廠建廠和其他電瓷老廠改進生產,從事高壓電瓷研究並取得成功。 

1956年,加入九三學社。同年獲國家科技發明二等獎。

1957年,上海中科院冶金陶瓷所矽酸鹽研究室成立,殷之文任研究員、研究室副主任。

1959年,矽酸鹽研究室從冶金研究所分出成立矽酸鹽研究所,殷之文任玻璃和功能陶瓷兩個研究室主任。

1960年,研究出廣播電臺應用的高頻絕緣陶瓷,獲國家科技發明二等獎。

1978年,獲全國科技大會重大成果獎。

1978年,該年底任矽酸鹽研究所副所長兼學術委員會主任。

1983年,任中國科學院無機材料中試基地經理,從事無機材料特別是晶體 材料(閃爍晶體)的研究開發,重點與諾貝爾獎獲得者丁肇中教授合作的鍺酸鉍(BGO)晶體的開發生產,保質保量地提前完成了西歐核研究中心L3組委託的為製造電磁量能器所需的1.2萬隻無缺陷、大尺寸BGO晶體,在國際上獲得很高聲譽。

1986年,被聘為美國賓州大學材料研究所客座教授、《矽酸鹽學報》等多家學報編委、顧問委員會常任主任、國際 機構代表。

1993年,當選為中國科學院院士。

2006年7月18日,因病醫治無效,逝世。享年88歲。

參考資料:

百度百科、維基百科、蘇州人物誌、九三學社中央宣傳部、上海矽酸鹽研究所相關報導

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