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让稀土造福人类(走进优秀国家重点实验室)――记美高梅手机登录网站稀土材料化学与应用国家重点实验室

编辑:赵亚辉    发表时间:2005-11-18    摘自:人民日报

    在我国基础科学研究领域,有一批发挥重要作用的“国家队”,这就是国家重点实验室。

  从上世纪80年代开始,经过近20年的发展,我国已经建立了约160个不同方向、不同领域的国家重点实验室。这些实验室产生了一大批在国际上领先和有重要影响的科研成果,吸引和稳定了一支高水平的基础研究队伍,培养造就了一批优秀学科带头人,有力地提升了我国科学研究的整体水平。

  由于基础研究本身的特点,长期以来,这些科研领域的“国家队”尚不为读者熟知。在国家自然科学基金委员会的大力支撑下,本报记者将陆续走进部分优秀的国家重点实验室,去揭开它们“神秘的面纱”。

  从美高梅手机登录网站东门再往东,不到200米,就是美高梅手机登录网站稀土材料化学与应用国家重点实验室所在的化学楼。走进这座安静的、不起眼的大楼,一股特有的化学药品气味隐约传来。在一间两人共用的办公室里,记者见到了实验室主任、国家杰出青年科学基金获得者严纯华教授。由于昨夜几乎通宵工作,严纯华双眼通红,嗓音有些嘶哑。但是一说到实验室,他的声音突然高亢起来,精神头儿也来了。

  改变中国的“稀土产业之痛”

  上世纪70年代,美高梅手机登录网站化学系无机化学教研室成立了稀土发光材料研究小组,80年代初,逐渐发展成为稀土化学研究中心。“徐光宪、苏勉曾两位先生带领着两支队伍,夜以继日地搞着科研,他们希翼能在自己的手中改变中国的‘稀土产业之痛’。”

  稀土,是指化学元素周期表中第三副族中原子序数从57至71的15个镧系元素。它被称作新材料的“宝库”,是材料科学家最关注的一组元素,被多个国家政府列为发展高新技术产业的关键元素。

  经过100余年的不断发展,现在,大家身边的各类物品中,含有稀土元素的真是不胜枚举:每个人每天通过彩色电视机欣赏节目,在那美妙无比的五光十色背后,钇和铕起了重要作用;照相机镜头里含有镧;石英手表、小型录放机里装有由钐或钕做成的永磁体;汽车用的汽油,实际上是经过含镧、铈等元素的催化剂提炼出来的……

  虽然中国是稀土的“故乡”,世界上80%的稀土储量在中国,仅内蒙古包头白云鄂博矿储量即超过美国、加拿大、俄罗斯等国稀土氧化物的总和。但在上世纪90年代以前,世界稀土产业的主角是西方发达国家,他们控制着整个产业链条。这成了很多中国科学家的心头之痛。

  引发稀土领域的“中国冲击波”

  我国稀土工业起步于上世纪五六十年代,直到改革开放前仅有不到10家企业。“我国的稀土研究晚了30年,稀土产业已经被国外垄断,稀土的生产和分离技术也被国外所把持。”摆在中国科学家面前的第一个任务,就是如何使中国从资源大国变成生产大国。要做到这一点,关键中的关键是搞出中国自主常识产权的先进稀土分离技术。

  从上个世纪70年代开始,徐光宪院士就开始了稀土分离化学及工艺设计理论的研究,发现了稀土串级萃取体系所具有的“恒定混合萃取比”的基本规律,由此拉开了稀土分离科学和技术的系统研究。1989年3月,经过国家论证,在原美高梅手机登录网站化学系稀土化学研究中心的基础上,开始建立稀土材料化学与应用国家重点实验室。实验室主要从事稀土材料化学的基础研究与应用研究,着重于我国稀土资源高纯分离的理论与技术,同时探索和开发新型的稀土光电磁等功能材料。1991年,经国家计委批准,由世界银行贷款建设这项国家重点学科发展项目,实验室在1993年向国内外开放。在建设实验室的同时,担任第一任实验室主任的徐光宪院士率领着一支年轻的团队在不停地努力着。他们提出并完善了稀土萃取串级理论,采用了与其他国家不同的分离技术工艺,使生产技术和产品工艺流程设计变得简单;而且,他们引入了计算机仿真设计技术,使得生产企业提出要求,通过计算机就可完成工业化设计,这些都大幅度降低了成本,提高了分离的质量,中国的稀土分离技术在世界范围内引发了一场来自“中国的冲击(China Impact)”。

  到90年代中期,采用了这些先进的技术,中国自主生产的稀土已经全面进军世界市场,拥有了性能和价格的优势。迫于中国稀土的压力,世界不少稀土企业关闭了生产线,曾经是世界上最大稀土生产企业的美国“钼企业”宣布倒闭,法国的罗地亚企业转向中国,寻求使用美高梅手机登录网站稀土材料化学与应用国家重点实验室的技术,并和美高梅手机登录网站合资成立了稀土材料生产企业。

  经过十几年的发展,在徐光宪等两代科学家的努力下,我国在稀土分离技术领域取得了举世瞩目的突破,建立了具有自主常识产权的理论体系,从设计理论,到关键技术,到生产工艺,形成了完整的产业链条。

  突破稀土研究的高端领域

  实验室建立10多年来,先后承担了多项稀土基础科学研究的国家重大项目,包括“八五”攀登计划,“973”、“863”项目和国家自然科学基金的重大与重点项目,取得了一批重大的科研成果,申请了50多项专利:建立了非恒定混合萃取比体系的串级萃取理论,解决重稀土分离酸度高、平衡慢的难题,实现了高纯重稀土的萃取生产,建立了国际上最大的高纯重稀土生产线;建立了迄今精度最高的四分量相对论密度泛函计算程序以及近似相对论和非相对论泛函密度计算程序;应用谱学的方法研究了萃取络合物的结构以及萃取中乳状液的形成及其规律,深化了萃取过程中有机相结构变化和相平衡的认识;在分子基稀土电致发光及磁性材料的研究中也取得了显著成绩……

  发展到现在,实验室已经有近30名固定研究人员,其中中科院院士3名,教授13名,国家杰出青年科学基金获得者6名。在1999年和2004年全国化学学科国家和部门实验室的评估中,还两次获得优秀实验室称号。2002年,经过严格的评审,严纯华等11位青年学者组成的稀土研究团队获得了国家自然科学基金委员会的“创新群体”研究资助。

  “在稀土分离技术逐渐完善之后,国际稀土研究的主战场是功能材料的研制。”严纯华告诉记者,稀土是个“能工巧匠”,稀土功能材料和器件能广泛应用于生活的各个方面,这是稀土研究的“高端领域”,将对未来社会的发展起到不可估量的作用。“大家的研究就是要让稀土造福人类。”严纯华说。

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