纳米科技及纳米功能材料已经在改变着我们生活的方方面面，譬如，它们在光伏发电、节能环保、卫生医疗、建筑及装饰装修材料、通讯信息等等领域的应用，都已取得瞩目的进步和成功。而眼前的这位徐瑞芬老师，就是纳米功能材料研发的先行者，她谦和友善，平易近人，毫无初见的陌生感，如涓涓细流般的言语，让你不由自主地跟随着她进入了她与她的纳米功能材料研发的故事之中。

    徐瑞芬老师生长在一个江南小镇，在她小学毕业之际，本应该继续接受文化知识系统教育的进程，却被熔入了轰轰烈烈的文化大革命运动，高中毕业后就扎根农村，艰苦劳动，磨练革命意志。1977 年，邓小平号召“恢复高考，择优录取”，徐老师考上了南京工业大学，攻读化工防腐蚀专业。

    在徐老师初上大学之时，很多人还误以为化工防腐蚀不过是刷刷涂料而本刊记者| 王妮已，没有太多的科技知识，似乎没有太好的发展。但是作为恢复高考的第一届学生，徐瑞芬老师经历“文革”劫难和农村劳动的磨炼后，她非常珍惜这个好不容易得来的学习机会，“开始了疯狂地学习和追赶”。徐老师回忆说：“当时我们的活动范围基本上就是四点——教室、宿舍、图书馆、食堂。由于我们出生在一个经济匮乏的年代，我门有很强的紧迫感，刻苦学习、珍惜机会是我们这届学生最显著的特点。每一位老师在我们的学习成长中都起到了重要导师的作用。拨乱反正后，大多数学员缺少系统教育，对此现状，专业课课堂上很多课没有现成的教材，全都是老师们手制讲义来进行课堂教学。”作为文革后第一届防腐蚀专业的学生，徐瑞芬抓住来之不易的学习机会，她用严谨缜密的思维，认真地学习了专业课《金属腐蚀理论及应用》，这门功课至今让她受益匪浅。

    到了大学三年级时，徐老师开始进入工厂进行实习，她来到了扬子化工厂开始学习化工知识，实习活动中耳闻目睹，她逐渐认识到她所学的专业知识的重要性，腐蚀危害遍及日常生活和几乎所有的行业，如冶金、化工、能源、矿山、交通、机械、航空航天、信息、农业、食品、医药、海洋开发、基础设施等，其对自然能源及材料的消耗也是骇人听闻的，再加上这次在扬子化工厂中她看到的各种类型的机器设备腐蚀现象，她认识到，她所学到的知识并不能简简单单地归结为是刷油漆刷涂料。大四专业实习时，徐老师开始喜欢上自己的专业，腐蚀与防护包罗万象，涉及工业生产的各个方面，毕业论文时，徐老师选择的研究方向是水处理中的腐蚀问题，在循环冷却水中需要添加一些添加剂，通过使用低价而高效的水处理剂，达到严格控制循环水的水质，保证很多化工生产处于安全运行的状态。

    从大学毕业到现在，徐老师的研究方向也拓展为“纳米二氧化钛的生产和应用”，应用研究领域包括：净化空气、污水处理、光电化学保护金属的涂料和防辐射材料等。但是她始终没有离开腐蚀与防护的领域，徐老师在大学时期学习的内容都是基本的专业知识，这些知识是腐蚀与防护的基础，看似平淡无奇，实为厚积薄发，是在为徐老师在以后纳米二氧化钛生产和应用领域的开发而养精蓄锐！

    原子团簇粒子 小粒子 大功能

    成为大学教师的徐老师，因为读了研究生后眼界的开阔，她开始重新思考自己的专业和方向，特别是受清华大学攻读博士同学的建议启发，她在防腐蚀专业的基础上开始加入了“纳米”科技。

    当时纳米技术、纳米产业正在作为支撑我国七大战略性新兴产业发展的关键性及基础技术，在国家和政府的大力扶持下处于起步发展阶段；比尔·盖茨当时也曾预测过下一个大富翁将出现在纳米产业；行业专家们也在放言，若干年后，高精尖的纳米技术必将得到广泛应用！徐老师进入了纳米科技行业，并将自己的专业——腐蚀与防护与纳米技术结合起来形成了新的研究方向——原子团簇半导体功能材料的研发。

    徐老师介绍道，金属材料在使用的过程中经常遭受到各种腐蚀，电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀，而常用的防腐手段是采用环氧等防腐蚀涂料覆盖金属表面进行防腐。这种防腐手段的缺点是涂层下金属遭受腐蚀很严重。一般而言，表面覆盖涂料层的金属浸泡在电解质溶液中电解质溶液会浸透涂料层的缺陷，从而接触到金属表面形成金属表面微阳极和微阴极的腐蚀电池对金属进行电化学腐蚀，但是如果在涂料中加入原子团簇半导体材料，并且保证其在涂层中呈纳米尺寸分散，原子团簇半导体和金属材料形成无数的耦合电池，原子团簇半导体作为电子给体或空穴给体，金属基体作为电子受体或空穴受体，使得光激发产生的电子和空穴载流子输向金属，使腐蚀微电池阴极和阳极之间的电位差降低，从而抑制金属发生电化学腐蚀的速度，减小腐蚀，保护金属。

    原子团簇粒子由于其突出的纳米尺寸量子效应，在室内常温条件对紫外光有非常强烈的吸收，并且对可见光和近红外光也有很明显的吸收，该性能是该材料具有光电转换、光催化等功能的基础。制备粒径几纳米、分散性优良、功能性显著的原子团簇半导体、重要表现为主动吸收宽光谱的光能并转换为电化学能、表面化学能、光学性能等。可以作为光电化学保护金属、电磁辐射吸收、光催化净化治理环境、上转换光致发光防伪等领域的应用。特别是把原子团簇二氧化钛作为功能性填料，均匀分散到环保型溶剂中，制成功能性浆料。使用该功能性浆料，可以很方便地加入到涂料中，即按照常规的涂料生产方法将功能性浆料和耐候颜料一起加入到环氧、聚氨酯、氟碳和丙烯酸等涂料中，经过研磨、过滤，得到多功能复合涂料产品。这种涂料产品能够净化空气、保护材料，而且能够激发光催化、激发光电转换，而且无论是在明亮处还是在黑暗处都能够接受自然光源，为绿色生态环境做出贡献。

    纳米融入空气净化器，雾霾天里的福音

    雾霾的天气让人们忧心忡忡，人们探索着各种解决之途径，徐老师用纳米技术研发的空气净化机也许会带来福音，这款空气净化器不仅可以把空气中的有害物质能够降解成无害气体，而且能够释放出负氧离子。

    “这款自主研发的纳米材料空气净化机是把太阳光的光能转变为化学能来净化空气，即使在雾霾天里，我们也能生活在绿色的环境中！”徐老师对这款仪器的介绍。

    空气净化机的研究机理源于徐瑞芬老师多年研制的原子团簇半导体材料应用技术，这一发明解决无机原子团簇功能填料和油性有机体系难以相容难题，研制能够充分利用太阳光能源的纳米效应多功能复合涂料，并获得了专利。

    在2015 年底雾霾严重的天气里，这款空气净化器被借用到一个办公室里，经过六个月的实验后，经仪器检测，当室外的雾霾PM2.5 指数为三四百点时，放有这款空气净化器的办公室的雾霾PM2.5 指数只有二三十点。更让徐老师自信的是，这款空气净化器不仅能够实现把空气中的有害气体进行降解，而且能够向空气中释放出负氧离子，在整个净化空气的过程中不会产生二次污染。

    原子团簇粒子涂料， 绿色健康新涂料

    现在的人们都在追求一个漂亮温馨的家，装修开始，从地面、墙面到天花板，再将家具饰品搬到客厅、餐厅、卧板、胶合板、 墙纸、地毯、胶粘剂、胶水、各种涂料、塑料、橡胶、人造皮革等等。这些材料含有大量有毒的有机挥发物，它们的组成极为复杂，其中除甲醛外，常见的还有苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、三氯甲烷、二异氰酸、酯类等。涵盖有酸、醛、醇、酮、酯、芳香烃、烷烃等多种类型。有几十种甚至几百种在室内弥漫着！

    有机挥发物的释放是无序挥发过程，它的挥发是一个漫长的过程，人们已成为坏质量空气接收器受害者：氨让人呼吸困难，细菌让人染上病毒，苯让人染上白血病、TVOC 让人的肝脏受损、醛让人变成畸形儿。

    在室内，除了以上所述装饰装修材料带来有机挥发物的污染以外，还存在很多问题，譬如使用空调、彩电、计算机、电热器等电器时， 电器周围产生的高压静电使空气正离子急剧增多，空气负离子急剧减少，由于室内的封闭性，人在负离子浓度低的地方待久了会出现乏力、头痛等症状。

    而徐老师研制的原子团簇半导体功能材料大大解决了上述问题。这款材料受激产生的电子和空穴，可以进一步在材料表面转化为活性化学能，如羟基自由基、超氧阴离子自由基、氧负离子等，即使在黑暗条件（ 没有紫外光和可见光存在） 原子团簇半导体功能填料受近红外光激发，亦可产生活性基团，这表明激发光源得到充分拓宽，在材料表面产生羟基自由基等的活性基团，与空气中的甲醛、苯系物等有害气体发生化学反应起到降解作用，由原子团簇半导体材料改性的纳米效应多功能涂料。

    经国家建筑材料测试中心检测表明，该纳米效应多功能复合涂料，对甲醛、甲苯的降解效果显著，对氮氧化物具有氧化净化的功能，对金属基体具有光电化学保护作用。同时该涂层的各项基本性能亦符合相应标准的要求。2010 年由住房和城乡建设部科技发展促进中心在北京进行科技成果评估，结论为该涂料兼具光催化降解功能和光电化学保护金属功能，具有创新性，达到国际先进水平。

人物简介

    徐瑞芬，1955年3月出生，北京化工大学 研究员级高级防腐蚀工程师，曾经获得优秀教案奖、优秀班主任和大宝教学基金奖。发表科研论文60余篇，其中有4篇SCI收录和3篇EI收录。发明专利十几项，技术发明二等奖一项。

    从1997年开始研究纳米二氧化钛材料的制备和生产技术， 2001~2003年期间，在北京市科委的纳米粉体制备及应用技术研究平台中承担纳米二氧化钛生产及应用的技术负责人，率先发明了纳米半导体掺杂能级拓宽光源光催化的纳米二氧化钛，并且率先开发纳米粉体表面包覆、纳米分散和纳米相容的高难度技术。

    在2003~2004年，“亚稳态氯化法纳米二氧化钛制备技术及应用” 所完成的空气净化成功治理项目工程实例有：国家奥林匹克中心、上海东方明珠、诺基亚、吉利汽车、中国华能基团公司、人民大会堂等。形成的室内空气净化和清新的技术，2008奥运工程建设指挥部环保小组委托国家空调设备质量监督中心进行应用于奥运场馆的空气净化器产品的检测活动。

    2009~2011年期间，和太平洋石英制品公司、统一陶瓷、考普乐新材料公司等广泛合作。