“稀土之父”徐光憲
“稀土之父”徐光憲
  如果沒有稀土,世界將會怎樣?我們每天看的電視,其鮮艷的紅色就來自于稀土元素銪和釔;外出攜帶的照相機,鏡頭里就有稀土鑭;天天使用的手機、計算機中也有稀土元素……有資料顯示,當今世界每5項發(fā)明專利中便有1項和稀土有關。稀土在我們的生活中無處不在,可它的元素分離利用并不輕松,徐光憲為此奉獻了整整一輩子的光陰?!?b>名家故事  1955年1月,中央決定要研制原子彈,提出“全民辦原子能”的號召,要求北大、清華等許多高校建立原子能系,動員鄰近領域的學者轉(zhuǎn)行搞原子能。時任核工業(yè)部副部長的錢三強調(diào)徐光憲擔任北大原子能系副主任,徐光憲開始從事原子核物理的教學和核燃料萃取化學的研究,并成立了核燃料化學教研室。老人今天坦陳:“我當時不太想去,因為我原來沒有學過放射化學,但那時候,20世紀50年代啊,大家都是服從分配的?!薄 ?964年,徐光憲參加了二機部絕密會議。在會上,徐光憲等提出,摒棄由蘇聯(lián)專家提供的沉淀法,以我國自行研究的、先進的萃取法籌建核燃料后處理廠,制造原子彈原料——钚。徐光憲等人的這一提議,使我國在蘇聯(lián)專家撤走后,在沒有圖紙的情況下,用較低的成本快速改建了還沒有完成的廠房,使核工業(yè)在國家最困難的時候走上了快速發(fā)展的軌道?! ?972年,北大化學系接受了一項緊急的軍工任務——分離鐠釹,純度要求很高。徐光憲成了這一研究的領軍人物。從量子化學到配位化學,再到核燃料化學,直到最后的稀土化學,這已是徐光憲第3次改變研究方向了?! ∠⊥猎兀喎Q稀土,又稱稀土金屬,有工業(yè)“維生素”之稱,并被美、日等國列為21世紀的“戰(zhàn)略元素”。中國原本有著世界上最大的稀土資源儲備,但是生產(chǎn)技術掌握在國外少數(shù)廠商手中,他們將這些技術作為高度機密,使我國長期處于有資源無利益的窘境?! 槭裁磹蹏邔椖鼙容^輕易地擊落飛毛腿導彈?為什么F-22戰(zhàn)斗機可以超音速巡航?為什么美制坦克與蘇制坦克的主炮直射距離差距不大,但前者總是能打得更準……徐光憲用幾個“為什么”,勾勒出當今軍事科技的巨大進步,并針對每一個“為什么”,從材料科學的角度指出,“稀土”能夠解釋上述的所有“為什么”。
圖為2000年前,各國稀土產(chǎn)量占全球比例的變化趨勢。1980年代中期以后,中國稀土產(chǎn)量所占比例急劇上升。
圖為2000年前,各國稀土產(chǎn)量占全球比例的變化趨勢。1980年代中期以后,中國稀土產(chǎn)量所占比例急劇上升。
  這是一項“前無古人”的嘗試。鐠、釹都屬于稀土元素,它們的化學性質(zhì)極為相似,尤其是15種鑭系元素,猶如15個孿生兄弟一樣,化學性質(zhì)幾乎一致,要將它們一一分離十分困難,而鐠、釹的分離更是難中之難?! 〉旃鈶棿蛄艘粋€又一個“漂亮仗”。他建立自主創(chuàng)新的理論,推導出100多個公式,實現(xiàn)了稀土的回流串級萃取。在當時,一般萃取體系的鐠釹分離系數(shù)只能達到1.4-1.5,而徐光憲從改進稀土萃取分離工藝入手,使鐠釹分離系數(shù)打破了當時的世界紀錄,達到了4。而且,原來那種耗時長、產(chǎn)量低、分離系數(shù)低、無法連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝被徹底拋棄了?! ⊙巯?,猛烈的金融風暴使全球許多企業(yè)步履維艱甚至轟然倒下,20多年前,國外稀土行業(yè)的跨國企業(yè),也曾經(jīng)歷過一次類似的巨變,但不是金融風暴,他們稱做“中國沖擊”(China Impact)。正因為采用徐光憲的科研成果生產(chǎn)的單一高純稀土大量出口,讓那些曾經(jīng)無視中國“稀土大國”地位的國家,不得不面對這樣一個尷尬的現(xiàn)實:中國生產(chǎn)的單一高純度稀土占世界產(chǎn)量的80%以上,隨著中國的高純度稀土大量出口,國際單一稀土價格下降30%至40%,包括美國鉬公司、日本的稀土分離企業(yè)、法國的羅地亞公司等長期霸占世界市場的稀土壟斷企業(yè),分別不得不減產(chǎn)、停產(chǎn)、破產(chǎn)或?qū)で笸袊诉M行技術合作。中國終于實現(xiàn)了稀土資源大國向稀土生產(chǎn)大國、稀土出口大國的轉(zhuǎn)變。為此,徐光憲被稱做“稀土界的袁隆平”。名家現(xiàn)在時  如今,已是耄耋之年的徐光憲依然活躍在科研前沿,而最近,他除了正在修訂再版的《量子化學》,還在編寫一本《知識的系統(tǒng)自然分類和新編碼法》。徐光憲認為,現(xiàn)在通用的幾種圖書分類法,都有不足之處,而他“把知識體系分為三類,一類是科學技術,包括社會科學、自然科學、生命科學、信息科學、工程和技術科學、醫(yī)學、農(nóng)學等;第二類是文學、語言、音樂、藝術等;第三類是哲學、宗教學。它們分別探索3個不同的世界——科學技術探索、研究、認識、改造和保護物質(zhì)世界,文學藝術表達情感世界,哲學從整體上研究精神和物質(zhì)世界,宗教是一部分人的信仰世界?!薄 ∈苤兴庝伋閷系膯l(fā),徐光憲有一種“抽屜情結(jié)”,這讓他養(yǎng)成了收集資料并分類做卡片的習慣。他家那些整齊排列的鐵柜子上面都貼著標簽,打開一看,里面從內(nèi)到外整整齊齊地排放著資料,學科、標題一目了然?!?000年前,世界上只有三門學科:語言、圖騰、技藝;2000年,已經(jīng)增加到5000門;預計到本世紀中葉,應該有20000門學科,其中15000門是等待新創(chuàng)的。中國人至少要創(chuàng)造1/5?!?吳志菲)名家小傳 徐光憲  著名物理化學家、化學教育家,中國稀土化學的開創(chuàng)者、串級萃取理論的建立者。中國科學院院士?! ?920年11月出生于浙江紹興。1944年7月畢業(yè)于交通大學化學系,1951年3月獲美國哥倫比亞大學博士學位?,F(xiàn)為北京大學化學與分子工程學院教授、博士生導師、稀土化學研究中心名譽主任。


  由于稀土在高科技武器的關鍵材料中具有極為重要的地位,發(fā)達國家一直很重視稀土產(chǎn)業(yè),但自1980年代以后各國稀土壟斷巨頭紛紛被低價的中國稀土擠垮?! ∶绹^去也曾是稀土生產(chǎn)大國,但因為提取過程成本太高,而且會對環(huán)境造成破壞,后來逐漸縮減生產(chǎn),轉(zhuǎn)而大量采用較低價的中國原料?! $?、釹都屬于稀土元素,它們的化學性質(zhì)極為相似,尤其是15種鑭系元素,猶如15個孿生兄弟一樣,化學性質(zhì)幾乎一致,要將它們一一分離十分困難,而鐠、釹的分離更是難中之難。上圖為鐠釹合金,下圖為氧化鐠釹粉末。

  當今世界,每6項新技術的發(fā)明,就有一項離不開稀土。稀土是21世紀重要的戰(zhàn)略資源,是現(xiàn)代工業(yè)的“味精”。F-22超音速巡航的功能,則靠其強大的發(fā)動機以及輕而堅固的機身所賜,它們都大量使用稀土科技造就的特種材料?! ∠⊥两饘籴惖挠猛竞軓V,釔鋁石榴石可用作激光材料,釔鐵石榴石用于微波技術及聲能換送,摻銪的釩酸釔及摻銪的氧化釔用作彩色電視機的熒光粉。氧化釔可制特種玻璃及陶瓷,并用作催化劑。金屬釔在合金方面也有廣泛用途?! ≡诤硲?zhàn)爭中,加入稀土元素鑭的夜視儀成為美軍坦克壓倒性優(yōu)勢的來源。上圖為氯化鑭粉末?! ∠⊥潦侵圃炀苌虡I(yè)和軍事電子裝置、激光裝置、光學器件、監(jiān)視通信裝置、磁體和電池的重要原材料。其中釓及其同位素都是最有效的中子吸收劑,雖然因稀少而限制了其應用,但它們常用于制造核反應堆中的控制棒,起作用在于吸收中子從而有效的終止核反應堆中的鏈式反應的進行。釓的化合物還常用于制備彩電顯像管和計算機顯示器中的磷光體。