>>社内英才>>两院院士

 

曹楚南(1930年8月15日—),出生于江苏常熟。腐蚀科学与电化学学家。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。1982年加入九三学社。九三学社第九、十届中央委员会委员。

曹楚南小时候强记能力比较好,很小就能背唐诗。1937年他刚开始上学不久,日本侵略者就闯进了他的家乡,局势很乱,小学停办。他到家乡一个私塾学习,读了《论语》和《孟子》。中学在江苏梁丰中学度过。那是一所很有名的中学,他在那里受到了很好的基础教育。1948年高中毕业,考入同济大学化学系。1952年7月,于同济大学化学系毕业,分配到中国科学院上海分院原物理化学研究所工作,任研究实习员。1953年4月随所迁至长春,后并入中国科学院长春应用化学研究所。1956年6月任助理研究员。1979年11月任副研究员。1980年6月,任长春应化所学术委员兼物理片学术秘书,研究室副主任。1982年8月任研究员。1985年8月兼任中国科学院金属该与防护研究所学术委员会副主任。1986年3月至6月任日本东京工业大学客座教授。1987年4月调入中国科学院金属腐蚀与防护研究所,同年任该所学位委员会主任。1987年任中国金属腐蚀科学开放研究实验室主任。1990年任中国科学院材料科学技术委员会委员、博士生导师。现任浙江大学教授。

曹楚南是我国最早从事腐蚀科学研究的研究者之一。他主要从事金属腐蚀研究,基主要成就如下:

1、倡导和开拓腐蚀电化学研究领域。大多数腐蚀过程是电化学过程,但如何将电化学的基础理论应用于研究和阐释腐蚀现象与过程的问题,长期没有很好解决。曹楚南发表多篇论文倡导、开拓腐蚀电化学研究领域以使电化学基础理论与腐蚀科学理论相衔接,探讨了腐蚀电化学的研究对象和任务、特点及基本规律;出版了专著《腐蚀电化学原理》,从平衡热力学、不可逆过程热力学、多电极系统和多反应耦合系统的电极过程动力学等方面论述了腐蚀电化学的特殊规律,纠正了不少国内外沿袭的错误学术观点,对实际中的一些重要腐蚀现象和过程的电化学本质做出了严谨的理论解释,形成了比较完整的理论体系,对推动我国腐蚀化学领域的发展和腐蚀科学水平的提高起了重要作用,并被我国一些高校用作主要参考教材。这本著作及1980至1985年期间发表的以曹楚南为第一作者的论文一起于1987年获国家自然科学奖四等奖。

2、发展了数理统计和随机过程理论在腐蚀科学中的应用。曹楚南除了研究服从高斯分布的腐蚀科学试验数据处理和实验设计方法并出版有关的专著外,还在下列两个方面做出了重要贡献:⑴研究了最深腐蚀孔深度统计分布和腐蚀活点平均密度统计推断等非高斯分布的数理统计问题,从理论上导出了关于最深腐蚀孔深度、金属构件腐蚀穿孔前使用寿命和腐蚀活性点平均密度的概率方式,使我国在这方面的研究处于国际领先地位。⑵应用随机过程理论对科学前沿问题——孔蚀过程中的电化学噪声进行了系统研究和理论处理,推导出电化学噪声的谱功率密度方程式,证明孔蚀过程中的电化学噪声在低频段是“白噪声”,在较高频率下是f-n噪声(f为频率),并从理论上证明2<n<4。此项研究经同行评议认为已达到国际先进水平。

3、创造性地提出利用载波钝化改进不锈钢钝化膜稳定性的思想并经实验证明。国外研究者认为,在直流上叠加交流会使钝化困难,钝化膜稳定性下降。曹楚南分析了国外实验条件后认为这一观点不全面,在适当控制条件下叠加交流应该使钝化膜稳定性提高。实验证实了曹楚南的理论分析,发现对于合金含量低的不锈纲Cr13钢经优选条件载波钝化后,钝化膜稳定性可以提高几个数量级,这就为延长不锈钢构件的使用寿命和扩大Cr13钢的应用范围,开辟了广阔前景。

4、将定态过程稳定性理论引入电化学阻抗谱(EIS)研究,使EIS理论有重要的发展。EIS是当前世界上十分重视的研究领域,曹楚南创造性地将定态过程的稳定性理论引入EIS研究,导出理论公式并阐明了公式中参数的数值关系与各种等效电路及EIS图谱的对应性。这一工作受到世界上的高度重视,在1989年举行的第一届国际学术会议上,他被邀请作特邀报告。在这次会议上作特邀报告的只有他是来自亚洲的。在这一理论的指导下,他还完成了下列5个方面的工作:(1)导出有钝复盖的金属电极法拉第阻抗力方程式并解释了孔蚀诱导期的阻抗谱特征;(2)提出了钝化金属电极恒电位阶跃下电流瞬态响应方程式和数据处理方法;(3)提出了金属电极在加有缓蚀剂溶液中EIS的理论公式和图谱解释;(4)提出了EIS数据解析思想并编制了相应的计算机软件;(5)研究了EIS的K-K转换条件。由于这一系列工作,使我国EIS研究进入了国际先进行列。

5、研究和发展了腐蚀研究过程和监测腐蚀速度的电化学理论和方法。曹楚南研究了国际上普遍测量腐蚀速度的线性极化电阻法,计算了这种方法和理论误差,指出这里存在的问题,提出了可以避免这些问题的微分极化电阻测量方法的理论,设计的仪器获国家专利并转让工厂生产。他提出了适用于高阻系统的电流扫描测量方法;提出了腐蚀金属电极在恒电位阶跃下电流瞬态响应公式和数据解析方法及相应的计算机软件;提出了电化学过程和扩散过程控制的腐蚀金属电极四参数极化方程和利用弱极化曲线拟合测定腐蚀速度动力学参数的方法;论述了缓蚀剂的电化学研究中存在的问题并提出了解决办法。这一系列工作使我国在腐蚀研究与监测的电化学方法方面进入国际先进行列。

除此以外,曹楚南早在1958年就研究成功三氮杂苯型高效酸洗缓蚀剂并进行了扩大生产试验,移交工厂生产。1966—1967年参加四川含硫天然气井防腐攻关,研究保护含硫天然气井的缓蚀剂,发现缓蚀剂具有后效并找出改进后的途径,使应用缓蚀剂保护天然气生产井成为可能,保证了四川天然气的正常生产和集输,整个攻关课题工作获1978年全国科学大会重大科技成果奖。

此外,曹楚南还于20世纪60年代前期,对于铝及铝合金的阳极氧化进行了系统研究,做了下列贡献:(1)从理论上导出铝上阳极氧化膜的成长动力学公式,解释工作中观察到的许多实验现象并预测应该出现的实验现象,这些预测经国内外的实验所证实。在这以后的近30年中,世界上对于铝阳极氧化动力学研究还没有超出这一工作的高度。(2)发现草酸添加剂抑制铝上阳极氧化硫酸中溶解的作用,阐释了其作用机理并进而发现和论述了有机添加剂的规律。(3)在上述系统研究的基础上为某部队解决了在杜拉铝上制备厚膜问题,并完成了某国防机构提交的任务,解决了国外公认为不能解决的铸铝合金的阳极氧化问题。曹楚南还研究成功一种新的镁阳极氧化方法,得到的氧化膜比国际上通用法所得到的膜平滑密致,保护性能好得多,而且氧化槽液中不象采取通用方法含有毒物质。至今尚未看到国外有类似方法发表。

曹楚南作为学术带头人,在他的指导、帮助或直接参与下,共取得成果16项,被鉴定为达到国际领先和国际先进水平的5项。已获得国家级的重大科技成果12项,获中科院及部委级科技成果奖10项。培养的科技人员提升为研究员者2名,副研究员和高级工程师者7名。培养硕士研究生23名,其中已有2名分别任副研究员和高级工程师,培养博士生10名。

曹楚南还历任中国腐蚀与防护学会第一、二届常务理事、第五届理事长,金属腐蚀电化学专业委员会主任、名誉主任,《中国腐蚀与防护学报》编委会副主任、主任,国际学术刊物《Corrosion Science》编委,被北京科技大学等6所高等院校聘为兼职教授。

曹楚南先后被长春市和吉林省分别授于特等劳动模范、省劳动模范称号,荣获五·一劳动奖章和全国优秀科技工作者的光荣称号。

 曹楚南院士主要论著