5月24日，全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥，中国科学院副院长江绵恒视察了中科院上海硅酸盐研究所，深入能源材料、生物材料、涂层材料以及特种材料实验室，了解科研工作进展情况，与有关科研人员亲切交流，并听取了罗宏杰所长关于研究所创新工程二期取得的成果、三期创新的工作设想以及研究所中长期科技发展规划的汇报。路甬祥充分肯定了上海硅酸盐所取得的成绩。

自1999年5月正式进入中国科学院知识创新工程试点以来，上海硅酸盐研究所作为中国科学院中唯一从事先进无机材料研究和开发的专业研究所，始终遵循新时期办院方针，面向国家战略需求，面向世界科学前沿，加强原始性科学创新，加强关键性技术创新与集成，攀登世界高峰，为我国经济建设、国家安全和社会可持续发展不断做出基础性、战略性、前瞻性的重大创新贡献。该所牢牢把握住国家对先进无机材料的战略需求和材料科学的发展前沿，加强材料科学原始创新，加强材料的关键技术创新与集成，在本领域内为国家建设与发展做出了应有的“三性”贡献，力争使上海硅酸盐所早日成为国内先进、国际著名的材料科学研究开发机构。

据上海硅酸盐所所长罗宏杰教授介绍，该所重点部署开展以下几个方面的科研工作：(1)面向国家安全和战略需求的军用特种无机材料；(2)面向国家新兴产业(如信息产业)需求的无机材料与器件；(3)面向国家可持续发展战略的环境、能源与生物医用无机材料；(4)面向国家传统产业改造需求的特种无机材料；(5)加强材料学科的前沿布局。

通过学科调整和新的学科增长点的开拓，上海硅酸盐所科研工作取得了可喜的成果。学科调整拓宽了经费申请渠道，纵向基础研究经费逐年明显增多，6年累计到位纵向项目经费达1.56亿元。同时，该所还为高技术产业化工作的开展提供了技术支撑和保证，1999年至2004年，自主实现先进无机材料市场销售额总数达到8亿元人民币。

据最新统计，上海硅酸盐所在2003年度共发表SCI论文294篇，在全国研究机构中名列第6；发表EI论文216篇，在国内研究机构中名列第4；发表ISTP论文61篇，在国内研究机构中名列第6；在国际论文的引用方面，共有263篇论文被引用649次，在国内研究机构中名列第8位。目前上海硅酸盐所拥有的有效专利95项，其中发明专利82项，实用新型专利13项。

5年间，上海硅酸盐所获得了多项省部级奖项。2000年~2004年，上海硅酸盐所共获得中国科学院自然科学一等奖一项，上海市科技进步奖一等奖两项(其中一项与外单位合作)、二等奖三项，获得国防科技进步奖二等奖一项、三等奖两项。

中国科学院上海硅酸盐研究所空间材料科学成果：航天精神铸“神舟” 空间科学结硕果

2003年10月16日，我国第一位航天员杨利伟乘坐“神舟”五号飞船，绕地球飞行14圈，行程约60万公里，在太空遨游了21小时23分后，安全返回祖国大地，实现了中华民族的千年飞天梦。载人航天事业是集中体现我国科技进步和综合国力的一个跨世纪的伟大战略决策，是我国高科技领域继“两弹一星”之后，规模最大、系统最复杂、技术难度最高的大型航天工程。

当仁不让：中国科学院担纲飞船应用系统

我国的载人航天工程把发展空间科学与应用作为基本任务之一。空间科学与应用是推动航天事业发展的根本动力，也是发展载人航天工程的目标和价值的最终体现。中国科学院在空间科技领域有较雄厚的基础和积累，使中国科学院当之无愧地成为载人航天工程应用系统的担纲者。飞船应用系统包括对地观测和地球科学、空间生命、空间材料、微重力科学、空间天文、空间环境等众多领域的任务，还包括飞船上和地面的应用任务技术支持系统，是我国航天发展史上规模最大、涉及学科领域最多、技术最复杂的空间科学和应用系统工程。

没有重力的世界：孕育新材料的“摇篮”

由于太空中几乎没有重力，没有空气和水分，在这种特殊的环境中，各种比重不同的物质可以在一起“和平共处”，几乎没有地面上的对流、沉淀和流体静压力等效应，可以生长出地面上得不到的晶格缺陷少、组分均匀、结构完整和性能优良的晶体材料。因此，在飞船上进行空间材料科学试验，对于获取高品质的功能晶体材料，了解晶体材料生长过程中重力对流、组分偏析和器壁效应对晶体品质的影响、指导地面批量生产具有重要意义，科技人员把这些空间制备的晶体材料形象地比喻为“摘自九天的珠宝”。

太空“百宝箱”：中科院上海硅酸盐所的探宝利器

由中国科学院上海硅酸盐所负责，联合院内外多家单位共同研制成功了太空“百宝箱”——多工位空间晶体生长炉和空间晶体生长过程实时观察装置等空间实验装备，在我国“神舟”飞船上圆满完成多次飞行任务，在空间材料科学领域取得了一批具有重要科学意义和价值的高水平创新性成果。

中科院上海硅酸盐所早在国家“八五”、“863”计划期间就积极介入空间材料科学领域的探索性研究。由张道标研究员负责组织研制了我国首台可更换样品的两工位空间晶体生长炉，为开展空间材料实验装备研制奠定了坚实技术基础。由上海硅酸盐所王锦昌研究员负责，联合中科院空间中心和兰州物理研究所等单位联合研制的多工位空间晶体生长炉，是一种适合在“神舟号”飞船上进行空间材料生长研究的通用装置，能在一次空间飞行任务中完成半导体光电子晶体、氧化物功能晶体、金属及合金、非晶与复合材料等多种不同材料的空间实验需求。与美、俄的同类炉比较：除规模上较小，在装置的总体结构与使用功能上基本相同。多工位空间晶体生长炉曾先后参加了我国“神舟”一号、二号和三号飞船的空间飞行实验。通过在轨飞行实验，成功熔炼出多种优质单晶和金属合金等材料，取得了一批重要的空间材料科学研究成果。

中国科学院上海硅酸盐所周燕飞等科研人员，在我国“神舟”三号飞船上成功生长出高质量的具有灵敏度高、响应速度快的实时全息记录材料——掺Ce硅酸铋功能单晶。经对比分析证实：空间生长的单晶组分均匀性、结构完整性均显著提高，光学性能明显优于地面生长的同类单晶，空间生长的单晶的缺陷密度好于地面生长同类单晶一个数量级，展现出良好的应用前景。

漫漫天路揭序幕 任重道远显艰辛

空间科学与技术的蓬勃兴起，揭开了空间材料科学探索的序幕，为材料科学家提供了一个更高、更广的探索空间。我国空间材料科学的开创者林兰英院士曾说过：“任何一门科学发展都是艰难的，常常需要几代人贡献出毕生精力。对于空间科学这样一门耗资甚巨的学科来说更是如此。”宇宙无边无界，人类的探索活动必将永无止境。空间材料科学作为一门仅有几十年历史的新兴学科，尚处于婴幼期，这给空间材料科学的发展留下了无尽的发展空间。无限太空，无尽宝藏，前景光明，任重道远。

(中国科学院上海硅酸盐研究所综合办公室提供)

中科院硅酸盐所纳米复相陶瓷研究达到国际领先水平

记上海市科学技术进步一等奖获奖项目：“晶内型氧化物基纳米复相陶瓷的制备科学与性能研究”

由中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室高濂研究员主持完成的“晶内型氧化物基纳米复相陶瓷的制备科学与性能研究”项目荣获2003年上海市科学技术进步一等奖。

陶瓷材料具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、抗高温和绝缘电性能好等优点，在电子、化工、冶金、汽车、机械和航空航天等领域有着广阔的应用前景。但陶瓷材料的脆性和低可靠性使其在部分结构部件上的应用受到限制，只能应用于对材料力学性能和可靠性要求不很高的场合。20世纪80年代以来，随着纳米科技的发展和纳米陶瓷超塑性的发现，纳米陶瓷作为克服陶瓷材料脆性的潜在手段而备受关注。

纳米复相陶瓷是近10年来新兴的研究领域，微米或亚微米基体晶粒与纳米增强相颗粒并存，由于纳米增强颗粒和基体间的相互作用使得材料力学性能和可靠性均得到了大幅度的提高，从而为陶瓷材料在结构部件上的广泛应用奠定了基础。“晶内型氧化物基纳米复相陶瓷的制备科学与性能研究”就针对以上研究背景，开展了高力学性能的纳米复相陶瓷的制备，并深入研究这类陶瓷的性能和制备过程中的若干科学问题，得到了最接近于实用化的纳米陶瓷材料。

项目组开创性地提出陶瓷材料晶内型纳米增强增韧的新概念，首次采用原位包裹法合成高均匀性、高烧结活性的复合纳米陶瓷粉体，首创用放电等离子体烧结技术(SPS)实现了陶瓷材料的超快速烧结，制备出了多种高性能晶内型氧化物基纳米复相陶瓷。原位包裹法克服了传统工艺中组分不均匀的顽症，巧妙地实现了两种或两种以上陶瓷组分在纳米尺度上均匀复合，并最大限度地提高了粉体的烧结活性，从而为后续的超快速烧结提供了有利条件。首次利用放电等离子超快速烧结技术成功烧结氧化物基纳米复相陶瓷，提高了陶瓷粉体内部传质速率，降低烧结温度，大大缩短烧成时间，提高烧结效率。由于放电等离子超快烧结技术的快速升温速率、可在极短的时间里(几分钟到十几分钟)实现陶瓷的致密化，较低的烧结温度和极短的烧结时间可以有效地抑制陶瓷晶粒的异常长大，获得传统烧结方法无法得到的显微结构均匀纳米复相陶瓷，使复相陶瓷中的一相或多相晶粒尺寸控制在纳米量级(小于100 nm)，从而大幅度提高陶瓷材料的综合性能。其中，采用上述技术制备的晶内型SiC-Al2O3纳米复相陶瓷，其抗弯强度由基体材料的350 MPa提高到980 MPa，增幅高达180%。TiN-Al2O3纳米复相导电陶瓷不但保持了结构陶瓷的高的力学性能(760 MPa)，而且使其电阻率降低至10-3 ?赘·cm，材料导电性相当于金属锰，实现了陶瓷材料的结构功能一体化。

该项目所取得的突破性研究成果——晶内型纳米复相陶瓷材料，有望突破陶瓷材料在结构部件中的应用瓶颈。国际著名材料专家(日本新原皓一教授、欧洲陶瓷学会主席D. P. Thompson教授等)对该项目研究取得的成绩给予了高度评价。国际陶瓷界的最高学术刊物Journal of the American Ceramic Society审稿人高度评价国际首创的纳米复相导电陶瓷，认为这种导电陶瓷将是具有巨大潜在商业价值的重要材料，其有望被应用为高温电极材料，并可实现电火花加工，打破结构陶瓷加工难的局面。该项目所开创的放电等离子烧结、纳米复合粉体的包裹法制备以及纳米复相陶瓷方面的研究工作，丰富了陶瓷粉体的制备和烧结技术的科学实践，加快了高性能纳米陶瓷产业化进程，在陶瓷材料的制备和应用史上必将产生里程碑意义的深远影响。

(中国科学院上海硅酸盐研究所综合办公室提供)

航天器无机热控涂层材料的重要研究发展基地

中国科学院上海硅酸盐研究所无机热控涂层课题组长期从事各种卫星及“神舟”飞船的配套无机材料研制工作，我国几乎所有的航天器型号都有该课题组的产品，为我国航天技术的发展做出了突出的贡献。

30多年来，特别是近3年，该课题组不断发展壮大，建立了包括电化学、涂料和真空薄膜等品种齐全的无机热控涂层制备技术和涂层空间环境模拟试验的方法，不仅在航天器无机热控涂层材料研究领域形成了很强的科技攻关能力，而且还具有承担涂层装星产品的配套生产能力，成为我国航天器无机热控涂层材料的重要研究发展基地。有近20项涂层材料、热物性测试方法被确定为国家或中国航天科技集团五院和八院的技术标准。该课题组累计有17项科研成果获得国家和有关部委以及上海市奖励，获得国家发明三等奖2项、中国科学院科技进步一等奖2项、二等奖3项、三等奖6项、国防科工委科技进步三等奖1项、上海市科技进步三等奖3项。

该课题组经过艰苦努力，克服了大量技术、装备上的困难，打破了国外技术封锁，研制出30多种热控涂层，并成功地应用于我国已发射的各类航天器上，其性能和功能均跻身于国际先进水平的行列。

为实现我国载人航天飞行，该课题组在“神舟”号飞船上承担了9项关键材料的攻关和研制任务。这些材料包括飞船上所有的窗体材料及涂层、无机热控涂层、多种隔热材料及组件。其中，舷窗多层结构材料及防污染涂层是飞船研制过程中几个重大攻关课题之一。这些材料不仅为航天员对外观察提供了重要的通道，而且直接影响到航天员的生命安全，这些材料在再入飞行段还要经历严酷的气动加热考验。“神舟”一号发射后，发现由于再入飞行段烧蚀材料的大量发挥，舷窗表面受到严重污染，这将使航天员无法观察其所处的落点环境。该问题出现立即引起工程各级领导的高度重视。如果采用机械抛投层方案不仅要对原设计进行重大修改，难以保证进度，而且机械结构复杂、危险性大、安全验证成本很高。该课题组在没有任何参考资料和很可能引起责任风险的情况下，凭借着为国家重大工程分忧的使命感和多年军工科研的技术积累，勇敢地承担了该项研究任务。经过地面实验室大量的试验研究和“神舟”二号、三号、四号飞船的实际考核优化试验，研制的舷窗防污染涂层在“神舟”五号飞行过程中取得了很好的效果，受到“921工程”领导和飞船设计人员的高度评价。

“神舟”四号发射成功后，飞船总设计师、中国工程院院士戚发轫同志对该课题组的承担的9项研制工作给予了充分的肯定，指出：“这些技术的解决，为飞船安全返回提供了保障。在'神舟’一号、'神舟’二号、'神舟’三号和'神舟’四号飞船上，上述科研成果都得到了充分的考验和应用，其性能都达到了预期的要求，为各艘飞船的成功飞行作出了重要贡献。”该课题组在“神舟”飞船研制过程中的突出表现是该课题组几十年来一贯敬业爱业、献身国防科研和严谨的科研作风的一个缩影。

(中国科学院上海硅酸盐研究所综合办公室提供)

具有国际水平的显微成像新方法

材料和器件是现代高新技术的基础和先导，材料的纳米化和器件的小型化对各种新材料和器件的评价方法提出了新的要求——微区物理性能和不均匀性检测，以及内部结构和缺陷的非破坏性观察。但现有的扫描电镜(SEM)和扫描声学显微镜(SAM)都不能满足这些需求。扫描电声显微镜(SEAM)正是在这种需求下，将SEM技术和SAM特点融为一体，同时兼有电子显微术高分辨率快速成像的特点和声学显微术非破坏性获取物质内部信息的本领，并可以在原位同时观察基于不同成像机理的二次电子像和电声像。

中国科学院上海硅酸盐所在国家基金委和国家“863”计划的支持下，在国内率先并几乎和国际上同步开展了扫描电声显微镜及其相关器件、材料、成像理论和应用研究，先后完成了SEAM-I型、II型、III型电声成像系统的研制，使性能指标不断地完善和提高，达到了实用化的水平。

通常的扫描电镜是以恒定能量的电子束始终照射在样品上进行X-Y扫描，而电声成像则是以强度受调制的且经过聚集的电子束在样品表面进行X-Y扫描，这是电声成像的特殊工作方式，也是进行电声成像的基本条件。

在扫描电声成像系统中，我们采用了如下创新技术：发明了变速率扫描和自适应处理器，成功将电子显微术和声学显微术以及数字信号处理和高灵敏度传感技术相结合，建立了具有系列自主知识产权的高分辨率实用化扫描电声显微镜；发明了多参量(电场、温场、力场和频率)可控的多功能复合结构电声信号传感器及其控制装置，建立了综合观察电声像动态行为的新方法；发明了横向模式多层电声信号敏感元件，并首次用于电声成像系统；在国际上率先制备出高性能、大尺寸铌镁酸铅(0.67PMN-0.33PT)晶体材料，并作为电声信号敏感元件首次应用于电声信号传感器；建立了第一个完整的三维电声成像理论，阐述了电声信号的激发机制，电声像衬度产生的机理和显示空间高分辨率的理论依据，以及电声成像属近场成像的物理本质。

扫描电声成像技术受到国内外好评。本项目在电声成像系统研制、电声信号传感器设计制造、高性能、大尺寸传感器用敏感材料制备、电声成像理论的建立以及电声显微成像技术的应用等方面自成体系，取得了全面、系统、完整的有关电声成像技术的自主知识产权。

扫描电声成像技术的实施促进了国家任务的圆满完成。申请者在自行建立的电声显微镜上开展了重大基金项目、“973”项目等有关的多种材料和器件的表面和内部的电声成像研究，取得了多项创新的结果。

使用电声显微镜在科学研究中有了新发现。国内外科学家用我们研制的电声显微镜在各自的研究领域内获得了新的发现，德国科学家Kohler博士首次在马氏体材料上发现了铁磁畴结构及其相应的机理解释。美国宾州大学Hang He 博士和Ruyan Guo 教授在不同材料上获得了铁弹畴、180°反平行周期结构畴的复合畴形态的电声像，并认为电声成像技术是研究功能材料机电耦合效应的一种独特方法。中山大学李树玮教授用电声成像技术在研究半导体材料异质结失配及失配应力释放过程、孪晶在外延片中的各向异性和各向同性生长及外延片内在缺陷对材料表面形貌影响等方面获得成功。日本筑波大学Kojima教授首次获得了蝶形BaTiO3晶体电畴结构电声像。清华大学彭海东博士观察了金属-陶瓷复合涂层表面和亚表面显微结构的电声像。

目前，电声显微镜和技术及其相关器件和材料已出口到美国、德国、日本、荷兰、新加坡及中国台湾等国家和地区，被誉为“我国大型仪器出口到发达国家和地区的成功范例”。也为国内有关高等院校、科研单位和世界500强企业之一的宝钢装备了扫描电声显微镜。

扫描电声成像技术推动了我国相关显微成像技术的发展。在电声成像技术的基础上，又将其与当前普遍使用的原子力显微镜相结合，建立了低频(<30kHz)高分辨率(~10nm)扫描探针声学显微成像技术，这是与目前所有以隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)为基础建立的探针显微镜不同的技术特点、功能和成像机理，是扫描电声显微术的新发展，其应用前景十分广阔。

我国大型科学仪器历来依靠进口，我国自主研制的电声显微镜出口到国外，为国家赢得了荣誉。我国独立自主地研制的扫描电声显微术及其在此基础上发展起来的扫描探针声学显微术丰富和发展了显微成像科学和技术，为研究物质介观和微观层次上的特性提供了一种新的手段并促进了相关科学技术领域的发展。

(中国科学院上海硅酸盐研究所综合办公室提供)