这位苏州院士首创功能陶瓷,研发出闪烁中国智慧的BGO晶体

发布时间: 2024-12-18

殷之文(1919.5.30-2006.7.18),江苏苏州人。1942年,毕业于云南大学采矿冶金系。

先后获美国密苏里大学冶金系硕士和伊利诺伊大学陶瓷工程系硕士学位。是我国无机功能材料学科奠基人之一。在中国首创功能陶瓷,又开发BGO晶体。

曾任中国科学院上海硅酸盐硏究所副所长、所学术委员会主任,先后获国家科技发明奖二等奖、全国科技大会重大成果奖、何梁何利基金科学与技术进步奖。1993年,当选为中国科学院院士(化学部)。

自2020年7月10日,苏州科学家日设立以来,苏州以一座城市的名义,礼敬各路英才。今天,“科普苏州”将继续给大家带来苏州院士系列。从苏州院士故事,读懂苏州。

01.

殷之文的父亲殷绥万是位教师,早年肄业于复旦公学,能诗文,善书法。弟弟殷震是动物病毒学和分子生物学专家,中国工程院院士。

图片1996年,殷之文(左)与弟弟殷震在苏州西山

家乡苏州甪直是个古镇,却有开放求新的风气,1930年代已经有发电厂、电话局、轮船公司,到大城市读书甚至出国留学的也不少。

殷之文自童年就相信“好男儿志在四方”,12岁在甪直甫里小学毕业后,就到上海南洋中学,后又转入苏州东吴大学附中。他特别痴迷于几何证明题,得证之后,还要探索新的解法,养成了好思考的习惯。

高中毕业时,日寇侵占上海,家乡沦陷,殷之文到四川铁矿工作,参加寻找矿石。1938年秋,考入大同大学土木工程系。翌年,进云南大学矿冶系。1942年毕业后,赴四川綦江铁矿,不久应聘回云南大学任教。

02.

1946年,殷之文获美国密苏里大学奖学金,赴美留学。1948年,获美国密苏里大学冶金系硕士学位,又转入伊利诺伊大学,两年后,获陶瓷工程系硕士学位。

1950年5月,殷之文与妻子闵嗣桂放弃国外优越的条件,与物理学家赵忠尧等一起冲破阻挠,回国参加社会主义建设。

殷之文先在铁道部唐山铁道研究所工作。当时铁路车辆在使用中经常发生弹簧断裂。他从北到南跑了许多车辆厂,同工程师和工人共同研究断裂的原因,改进弹簧钢的热处理,终于提高了弹簧钢的质量,初步解决了断裂问题。

一年后,殷之文调入上海冶金陶瓷研究所。当时为配合各地电瓷厂,他先对国内不同类型的黏土、长石、石英进行详尽的研究、分析和鉴定。

在此基础上进行瓷坯、瓷釉配方研究和工艺开发,最后到新建的西安高压电瓷厂生产试验,终于获得成功。1956年,获国家科技发明奖二等奖。

紧接着,为了强力电台的大功率速调管组所需的大尺寸、高强度、耐热、高频绝缘瓷环,他研制瓷环配方和工艺。1962年,又一次获得国家科技发明奖二等奖。

03.

不久,殷之文又开始研究压电陶瓷,这种功能陶瓷能实现电声转换,有广泛用途。当时国际上刚研制成锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷,性能比钛酸钡压电陶瓷更优越。

他探索气流粉碎、等静压成型、致密氧化铝坩埚密闭烧结等技术,逐步解决了PZT的制造工艺。成功之后既用于探测鱼群,为沿海渔民造福,也用于军事水声,为我国潜艇和反潜系统装上了“耳目”。为此,殷之文于1988年获得“献身国防科技事业”荣誉证章。

图片1979年,殷之文(左一)向时任中科院院长方毅介绍压电陶瓷材料

当时丁肇中为西欧核子中心(CERN)建设L3组电磁量能器,需求锗酸铋(BGO)闪烁晶体。而他需要的BGO晶体质量要求高,尺寸大而不规范,且数量大(1.2万支),国际上没有一个单位能生产。

殷之文研究出降低晶体抗光伤能力的“罪魁祸首”是杂质离子,因为它们拥有可被剥离的价电子,又碰巧被氧缺位“捕获”,从而造成了晶体的辐射损伤。

通过传统办法提纯,无法完全去除杂质离子。殷之文设想,如掺入“争夺”电子能力比氧缺位更强的物质,就可消除辐照损伤,经过反复实验,他终于找到了铕,成功地开发出掺铕BGO晶体,保质保量地提前完成1.2万支BGO晶体。

殷之文的成功探索与实践,奠定了我国在BGO闪烁晶体研究的国际领先地位。1997年,“无机闪烁晶体及其应用”国际会议(SCINT97)在中国上海举办,殷之文任会议组织委员会主任。

图片1997年,殷之文(右二)在无机闪烁晶体及其应用国际会议上

04.

后来,殷之文从事卤化物闪烁晶体研究,如氟化铅、氟化铈、碘化铯和钨酸铅等,其中碘化铯已进行批量生产,为美国斯坦福大学及日本高能所建立探测器之用。批量生产的晶体性能优异,超出确定的指标。氟化铅也已成为德国美因茨大学生产观测强切仑科夫辐射需用的晶体。

殷之文详尽研究钛酸铅镧(PLZT)的相变和微观结构变化,并首先观察到PLZT立方中有纳米尺度的极性微区,既为弛豫型铁电体的微畴—宏畴相变理论提供了实验证据,也为其扩散相变的微不均理论提供了纳米级的证据。为总参防化兵部成功地研制了透明铁电陶瓷,用于制作核闪光护目镜。

1986年,殷之文被聘为美国宾州大学材料研究所客座教授。1998年,获得何梁何利基金科学与技术进步奖。

图片1989年,殷之文在建所30周年庆祝大会上讲话

曾任《硅酸盐学报》等多家学报编委、顾问,在国内外学术刊物上发表论文70余篇,著有《电介质物理学》等。

他曾感慨地说,“我在无机非金属材料研究领域为祖国增砖添瓦”,国家的需要“激励着我如饥似渴地忘我工作,50年如一日畅游在科学的长河中”。

文章来源:科普苏州