推文作者：曹发和课题组

第一作者：曹发和

通讯作者：曹发和

作者单位：中山大学

DOI：10.1016/j.corcom.2026.02.002

腐蚀本质上是发生在金属—环境界面上的电化学—化学耦合反应过程。长期以来，极化曲线和电化学阻抗谱等宏观电化学方法构成了腐蚀研究与工程评价的核心工具，在材料选型、服役评估和防护设计中发挥了重要作用。然而，这类方法获取的往往是空间与时间平均后的表观响应，其结果高度依赖模型假设，难以直接对应具体的反应路径与本征动力学参数。

随着材料体系与服役环境日益复杂，腐蚀过程呈现出显著的局域化、非稳态和多反应并行特征，传统以“表观腐蚀速率”为中心的分析框架逐渐暴露出机理解释能力不足的问题。近年来，微区与原位电化学技术的发展为直接观测界面反应提供了新的可能，但这些技术的潜力能否真正转化为机理认识，仍有赖于研究范式的系统性重构。在这一背景下，重新思考腐蚀电化学的研究目标与解释逻辑，具有明确的理论与方法学意义。

本文的核心观点在于：腐蚀电化学不应被简单理解为一种以测量和表观参数比较为目标的技术体系，而应回归其科学属性，将研究重心放在界面电化学—化学反应的本征动力学与机理解析之上。作者指出，当前广泛使用的宏观电化学参数往往是多反应、多尺度过程耦合后的表观结果，其解释能力在面对非平衡、多反应耦合以及高度局域化的腐蚀问题时存在内在局限。

基于这一判断，文章进一步强调，原位与微区电化学技术的真正价值不在于“看得更细”和“测得更多“，而在于是否能够与定量动力学分析和多尺度建模相结合，从而提取具有明确物理意义的本征反应参数。通过明晰这一研究立场，本文试图为腐蚀电化学未来的发展提供一种反应导向、机制驱动的研究视角。

图1直观呈现了本文所强调的研究范式转变：从以宏观电化学响应为中心的腐蚀评价框架，转向以本征反应动力学为核心的机理研究路径。传统腐蚀电化学更多依赖极化曲线和电化学阻抗谱等方法，通过空间与时间平均后的电流或阻抗参数来表征腐蚀行为，其解释逻辑本质上是“由结果反推过程”，难以区分不同反应和尺度效应的贡献，也不具有时空分辨。

相比之下，图1所示的新框架强调从界面反应出发，通过微区和原位电化学手段获取空间分辨的反应通量与动力学信息，并借助多尺度建模将这些信息还原为具有物理意义的本征参数。该图所要传达的并非某一种具体技术的优势，而是一种研究重心的转移：腐蚀电化学应从“表观测量的现象解释”走向“反应机制的定量重构”，从而为机理理解和预测能力奠定基础。

图2从空间与时间尺度两个维度，系统梳理了不同原位和微区电化学技术在腐蚀研究中的能力边界与互补关系。该图所强调的核心观点：不存在一种“万能”的电化学方法可以同时覆盖腐蚀过程的全部尺度，不同技术各自对应着不同的反应层级与信息类型，其价值只有在合理定位下才能被充分发挥。通过将SECM、SECCM、SVET、LEIS等方法置于统一的时空框架中，图2指出这些技术并非简单地“分辨率更高”，而是各自擅长捕捉不同类型的界面反应与传输过程。更重要的是，图中明确传达了一个方法论立场：微区和原位电化学数据本身并不等同于机理认知，只有在与定量动力学分析和建模手段相结合时，这些数据才能被转化为具有物理意义的本征反应参数。因此，图2所展示的并非技术清单，而是一张研究路线图。它提示研究者应根据具体腐蚀问题选择合适的时空观测窗口，并通过多技术协同与模型支撑，实现从局域信号到机理理解的跨越。这一观点进一步呼应了本文提出的反应导向研究范式，为未来腐蚀电化学研究提供了方法层面的指引。

以上共同构成了本文的核心思想图景：腐蚀电化学未来的发展方向，不在于单一技术分辨率的持续提升，而在于研究目标与解释框架的系统性转向。图1从研究范式层面指出，应当从以宏观表观参数为中心的腐蚀评价模式，转向以界面反应本征动力学为核心的机理研究路径；图2则从方法论层面进一步说明，不同微区与原位电化学技术在时空尺度和信息类型上各有边界，只有在合理分工与协同整合的前提下，才能服务于这一新的研究目标。两图结合强调的并非“多用新技术”，而是“如何使用这些技术”，共同传达的观点是：微区与原位电化学方法的真正价值，不在于提供更精细的图像或信号，而在于是否能够通过定量分析与建模，将多尺度观测结果转化为具有明确物理意义的本征反应参数。通过这一反应导向、尺度协同的研究框架，腐蚀电化学有望从经验表征走向机制解析与预测建模。

本文从化学/电化学反应的角度对腐蚀电化学的研究目标与解释框架进行了反思，强调应当超越以表观电化学参数为核心的经验性分析，回到界面反应本征动力学与机理认知这一根本问题。通过提出以反应导向为核心的研究视角，文章试图澄清“测量能力提升”与“机理理解深化”之间并非自动等价的关系。展望未来，微区与原位电化学技术将在揭示局部腐蚀行为、界面非稳态过程以及反应耦合关系方面发挥越来越重要的作用，但其价值的充分释放仍有赖于与定量动力学分析和多尺度建模的深度融合。只有当实验观测、反应模型与尺度关联形成闭环，腐蚀电化学才能从以结果表征为主的研究范式，真正迈向以机理解析和预测能力为导向的科学体系。

总结：只有当腐蚀研究的重心从表观参数回到界面电化学/化学反应本身，腐蚀电化学才能真正成为一门对腐蚀行为具有预测能力的科学。

曹发和，博士，中山大学材料学院教授、博士生导师，现任中国腐蚀与防护学会常务理事、腐蚀电化学及测试方法专业委员会秘书长，中国职工技术协会腐蚀控制与涂装技术专业委员会副会长、中国腐蚀与防护学会青年工作委员会委员和广东省防腐蚀协会专家委员及腐蚀控制标准化技术委员会委员等。学术期刊任职包括《中国腐蚀与防护学报》、《电化学》、《腐蚀与防护》、Corrosion Communications编委。研究聚焦腐蚀电化学基础理论与应用，主要包括：（1）微区电化学技术与腐蚀行为机制：开发具有空间分辨率的微区电化学监检测技术（如扫描电化学显微镜(SECM)、扫描电化学池显微镜(SECCM)、扫描振动电极(SVET)，电化学原子力显微镜(EC-AFM)等），推动基于化学/电化学反应的腐蚀研究范式，揭示金属腐蚀动力学机制和局部腐蚀演化机制与界面反应行为；（2）智能涂层设计与工程应用：开发多功能纳米复合涂层，集成机械增强、自报告与主动防护等功能，显著提升海洋工程装备的长效服役性能。迄今发表学术论文182篇，总被引超6100次（Google Scholar）；申请发明专利22项（授权12项），曾获省部级科技进步二等奖和中国腐蚀与防护学会杰出青年学术成就奖等。承担国家/省部级科研项目近20项，曾应邀做大会报告、邀请报告和承担分会场主席近20次。

欢迎对腐蚀电化学（特别是具有空间分辨的现代腐蚀电化学）有研究兴趣的博士加入课题组开展博士后研究工作，共同推动现代腐蚀电化学的研究与应用。