材料物理实验室的安全风险防范措施探讨

2021-04-14胡永金周晓红吴云沛吕东燕

科技视界 2021年4期

胡永金陈杰周晓红吴云沛吕东燕

（湖北汽车工业学院理学院，湖北十堰 442002）

0 引言

材料物理专业属于物理学和材料学的交叉学科，两大学科都是实验性很强的学科，因此，对于培养材料物理类专业应用型人才而言，在实验室内的实践教学过程尤其重要[1]。材料物理实验室是进行实践教学的重要场所，也是培养学生动手能力、实践经验和创新思维的基本活动环境。材料物理实验室内所涉及的实践类课程有专业实验、课程设计、综合实践、实训、毕业设计和课外创新活动，研究的对象有材料的结构、制备、成型、测试、后加工等。随着实验技术的飞跃发展，越来越多的高、精、尖设备进入了实验室。在实验室开放的过程中，材料物理实验方法和手段千差万别，大都没有固定的实验操作标准，人多事杂，人员活动范围大，安全隐患多元，稍有不慎就有可能引发安全事故，导致仪器损坏乃至人员伤亡，这给实验室的安全管理带来了极大的挑战[2]。

1 安全风险来源因素

1.1 实验室场地和仪器设备布局不合理，仪器众多繁杂

实验室场地使用初期，空间范围较大，可操作余地也很大，在投入使用时主要考虑使用的方便，仪器设备存在随机摆放的现象，缺乏远期的合理化统筹布局。同时，一些实验设备本身也较笨重，如通风柜、手套箱、电炉子、压片机等，挤占实验室大量空间，后期难以挪动。同时，实验室内新设备不断引进后，场地空间捉襟见肘，新老设备混搭使用且兼容性就很差，工作时互相干扰，故障频出，发生机械事故、漏水、漏电、漏气的可能性很大。材料物理实验室仪器种类庞杂、数量众多，涉及如固相烧结、液相混合、化学反应、真空技术、旋转喷涂等不同方法的制备仪器，有如电学、磁学、光学、热学、力学、化学性能方面的测试仪器，也有一些环境和场地要求极高的大型仪器，还有一些功能不一的辅助器材和设备。这些设备大小不一、操作方法和注意事项千差万别，管理困难，稍有不慎，就有可能导致不可预测的安全事故发生。

1.2 安全风险隐患点多，安全监管难以落实

随着材料领域的先进技术不断出现，新仪器不断引进，实验室的安全隐患问题就会存在于机械加工、仪器用电、化学药品的使用与管理、高温、高压、高速旋转、易燃易爆气体、激光、“三废处理”等实验环节当中。例如，用固相法制备一种半导体薄膜材料，首先按照配方配料，药品混合，用球磨机球磨若干个小时，接着用马弗炉在通气氛的情况下烧结24 h，冷却后进行球磨，球磨后再烧结若干小时，冷却压片后，加上电极，最后来测量样品的性能。这个普通的教学实验项目流程非常长，过程复杂，任何一个实验环节都存在安全风险隐患，安全监管确实存在很大的困难。

1.3 和实验室打交道的人员专业化程度不高

随着高校的门槛越来越高，专职管理岗位越来越紧缺，大部分管理职责都是教师在兼职管理，但是老师本身的教学、科研任务也很繁重，难以抽出更多的时间和精力来管理实验室[3]。而进入实验室的大学生在高中阶段很少接受实验方法和技能的训练，到了大学进入实验室后基本的实验素养还跟不上来，如缺乏基本的仪器操作训练和安全风险意识，在实验过程中出现安全事故的风险极高。负责指导实验和管理实验室的相关人员，他们的专业背景也是千差万别，有的没有材料类专业出身的教育背景，上岗之后也缺乏严格的实验技能和安全培训。

1.4 传统“人防”力量存在着局限性，难以真正地发挥安全防护作用

“人防” 就是要求进入实验的人员必须熟悉实验室的环境布局，掌握仪器操作规程，熟悉实验室安全用电、安全防护、化学药品的使用知识，学习并掌握实验室常见伤害的紧急救护方法[4]。但是，在纷繁复杂的各种仪器设备和实验过程面前，单纯的个人即使是对安全防护做好了充分的准备，但是防护力量还是非常有限的。因为，人的分辨能力总是存在着局限性，很多潜在的安全风险凭经验和肉眼是感知不出来的。受资金和条件的限制，很多实验室并没有采用安全门禁、电声光传感器报警系统、无死角的视频监控系统等“技防”手段来预防安全事故的发生。

1.5 实验室安全责任不清晰，责、权、利不对称

在目前的情况下，实验室的日程管理和安全责任主要由实验室主任和实验人员来负责，其他的实验者主要就是在实验室完成实验或各种科技创新活动。结果就是管理人员不进行具体的实验活动，仅是单纯的实验室管理，但实验者则要完成主要的实验活动，对实验室的细节管理没有过多的关注，这就导致万一出现事故时安全责任划分不清。

2 安全管理措施

（1）材料物理实验室的功能设置和仪器使用必须有远期的科学规划，遵循科学的布局原则，如通用型仪器和高精尖的科研设备分开，新设备和老设备分开使用，大型仪器设备放置在低楼层，干湿环境要求不同的仪器必须分开，制备实验室、性能测试实验室与加工实验室等尽量分开设置，使用环境要求相同的仪器放在同一个实验室。通过科学的规划解决了仪器设备混搭混用的安全隐患问题，还解决了交叉使用过程中安全管理责任不清晰的问题。

（2）深层次地挖掘现有材料物理实验室的各种安全隐患点，实行一隐患一对策，一人一揽子负责到底的制度，切实让安全责任落地生根，这具有十分重要的意义[5]。对于存在较大安全风险的实验室或项目，必须集体研讨，制定出科学合理的且切实可行的仪器使用方法和实验步骤。教师按要求先行操作和调试到位，再来培训学生，必要时可以开设一定课时的安全教育课程。

（3）实验室作为安全责任重地，必须加大人力管理投入，配备专职的实验人员。专职实验人员应该有材料物理，或材料化学，或物理化学等学科背景，真心热爱实验室工作，管理部门也应该打通实验人员的职业上升通道，提升其工作动力和热情。进入实验室的学生必须加强实验室安全教育和使用方法培训，万一出现问题有科学的应急处理措施。

（4）为了彻底避免安全事故的发生，必须发挥“技防+人防”结合的组合威力，具体措施就是在实验室的重点位置安装电声光传感器，一旦检测到室内温度、电流、烟雾监测数据异常，就会触发声光报警器，实验室管理人员第一时间内赶到现场能够采取应急处理措施。视频监控设备能够24 h 不间断地监控实验室内的活动情况，实验室管理人员随时随地都可以抽查实验室的人员活动和设备使用情况。

（5）实验室常规管理和安全防范工作是日常工作的重要组成部分，所以在实验里取得的任何科研成果也应该充分考虑实验室管理人员的贡献。在进行科研成果分配和奖励的时候，也应该考虑实验室管理人员台前幕后所做的贡献。当科研人员和实验室管理人员共享科研成果的时候，大家的积极性就能够真正激发出来，实验安全才有保障。