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徐光憲這人,1920年出生在浙江紹興,從小對(duì)科學(xué)感興趣。1936年他考進(jìn)浙江大學(xué)高工土木科,但后來轉(zhuǎn)到上海交通大學(xué)化學(xué)系,1944年畢業(yè)拿到理學(xué)學(xué)士。戰(zhàn)亂年代求學(xué)不容易,他繼續(xù)深造,1947年自費(fèi)去美國(guó),先在圣路易斯華盛頓大學(xué)化工系念研究生,1949年轉(zhuǎn)到哥倫比亞大學(xué),專注物理化學(xué)。1951年他拿下博士學(xué)位,那時(shí)候國(guó)際形勢(shì)緊,他沒留在國(guó)外,帶著妻子直接回國(guó),進(jìn)了北京大學(xué)化學(xué)系當(dāng)副教授,主攻配位化學(xué)和量子化學(xué)。
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回國(guó)頭幾年,徐光憲專注量子化學(xué),研究原子價(jià)概念和分子結(jié)構(gòu)規(guī)律。他和同事提出一些新規(guī)則,比如nxcπ結(jié)構(gòu)規(guī)則,還探討稀土化合物的電子結(jié)構(gòu)。這些工作后來幫他拿了國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。1950年代中期,國(guó)家需要發(fā)展原子能,他就轉(zhuǎn)方向,錢三強(qiáng)把他抽調(diào)去組建技術(shù)物理系,當(dāng)核燃料化學(xué)教研室主任。他開始鉆研核燃料萃取,用有機(jī)溶劑分離鈾,優(yōu)化參數(shù)提高效率。這直接支持了國(guó)家核項(xiàng)目,團(tuán)隊(duì)反復(fù)試驗(yàn),測(cè)定穩(wěn)定常數(shù),確保材料純度。
1964年,徐光憲參加二機(jī)部一個(gè)絕密會(huì)議,大家討論核燃料后處理。那時(shí)候蘇聯(lián)專家推沉淀法,但他和科學(xué)家們建議用中國(guó)自己研究的萃取法建廠。這種方法更先進(jìn),效率高,避免依賴別人。團(tuán)隊(duì)用磷酸酯類溶劑測(cè)試,搖晃分液漏斗觀察分離,逐步完善工藝。結(jié)果證明有效,幫國(guó)家制造出關(guān)鍵材料。徐光憲還分類萃取機(jī)理,數(shù)據(jù)被國(guó)際手冊(cè)收錄。這段經(jīng)歷讓他積累了萃取經(jīng)驗(yàn),后來轉(zhuǎn)到稀土上直接用得上。
1970年代初,徐光憲從江西勞動(dòng)回來,北京大學(xué)化學(xué)系接到緊急任務(wù):分離鋱和釹兩種稀土元素。這倆元素性質(zhì)太像,國(guó)際上公認(rèn)難分。那時(shí)候中國(guó)稀土資源多,但技術(shù)封鎖,只能低價(jià)賣原礦給國(guó)外,再高價(jià)賣成品。歐美用離子交換法和分級(jí)結(jié)晶法壟斷市場(chǎng)。徐光憲覺得不能老跟在別人屁股后,得創(chuàng)新。他借鑒核萃取經(jīng)驗(yàn),選二(2-乙基己基)磷酸做萃取劑,團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室擺上百個(gè)漏斗,倒溶液搖晃分層,測(cè)元素分布。
實(shí)驗(yàn)過程挺磨人,早期純度總上不去。他們調(diào)整酸度、體積比,反復(fù)驗(yàn)證數(shù)據(jù)。失敗了重來,積累上千組記錄。徐光憲分析平衡移動(dòng),挑戰(zhàn)舊理論,逐步建起多級(jí)操作模型。1974年,在包頭稀土三廠試運(yùn)行,優(yōu)化流量控制,實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離。1975年,他正式提出串級(jí)萃取理論,這玩意兒通過多級(jí)塔操作,大幅提高效率,降低成本。純度能到99.9999%,比西方便宜五倍。
串級(jí)理論一出,中國(guó)稀土分離技術(shù)就翻身了。原來白云鄂博礦1927年發(fā)現(xiàn),1950年代確認(rèn)儲(chǔ)量占全球36%,但早期只能賣白菜價(jià)。1949年美國(guó)芒廷帕斯礦發(fā)現(xiàn),1952年開始開采,一度霸占市場(chǎng)。中國(guó)用新理論建廠,生產(chǎn)單一高純稀土,出口份額超全球90%。芒廷帕斯礦1980年代因成本高減產(chǎn),2002年還關(guān)過一陣。中國(guó)企業(yè)用專利壁壘護(hù)著,產(chǎn)品按克賣,定價(jià)權(quán)在手。
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徐光憲沒停步,繼續(xù)指導(dǎo)稀土研究,培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)化設(shè)計(jì),用計(jì)算機(jī)模擬流程,縮短試驗(yàn)周期。1980年他當(dāng)選中科院院士,1994年拿何梁何利科技進(jìn)步獎(jiǎng)。團(tuán)隊(duì)擴(kuò)展到環(huán)保工藝,減少?gòu)U水排放,推動(dòng)可持續(xù)開采。中國(guó)從資源出口國(guó)變成技術(shù)主導(dǎo),影響全球供應(yīng)鏈。像半導(dǎo)體、新能源,全離不開中國(guó)稀土。美國(guó)試著開發(fā)深海礦,但加工技術(shù)跟不上,只能干瞪眼。
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想想稀土的重要性,一架戰(zhàn)機(jī)需要幾百公斤,一艘核潛艇用噸計(jì)。徐光憲的工作讓中國(guó)擺脫依賴,挺直腰桿。2005年他又獲何梁何利科學(xué)成就獎(jiǎng),2006年北京大學(xué)蔡元培獎(jiǎng)。晚年他關(guān)注資源保護(hù),推綠色提取。編書像《物質(zhì)結(jié)構(gòu)》《稀土的溶劑萃取》,傳知識(shí)給后輩。他的貢獻(xiàn)不光技術(shù),還在戰(zhàn)略層面幫國(guó)家站穩(wěn)腳。
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中國(guó)稀土逆襲,說白了是自主創(chuàng)新的結(jié)果。早期美國(guó)芒廷帕斯礦領(lǐng)跑,但中國(guó)靠串級(jí)理論超車。芒廷帕斯2015年重啟,2020年產(chǎn)3.8萬(wàn)噸濃縮物,但中國(guó)市場(chǎng)占有率穩(wěn)。徐光憲團(tuán)隊(duì)的付出,讓產(chǎn)業(yè)形成完整鏈條,從礦到成品全控。全球依賴中國(guó)加工,即使美國(guó)有礦,也得運(yùn)來精煉。這不只經(jīng)濟(jì)事,還牽扯國(guó)防和科技博弈。
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徐光憲一輩子鉆研,跨多個(gè)領(lǐng)域,從量子化學(xué)到萃取,都留印記。2012年他當(dāng)北京浙大校友會(huì)化工分會(huì)名譽(yù)會(huì)長(zhǎng),繼續(xù)影響圈子。2015年4月28日,他在北京因病去世,95歲。身后,中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先,出口結(jié)構(gòu)優(yōu)化,高端產(chǎn)品占主流。他的故事提醒人,科技自主多重要,尤其關(guān)鍵材料上。
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回看歷史,白云鄂博礦潛力大,但沒技術(shù)就白搭。徐光憲轉(zhuǎn)折點(diǎn)在1970年代,接稀土任務(wù)前已有核基礎(chǔ)。串級(jí)理論普適性強(qiáng),不光稀土,還用在其他分離。包頭廠應(yīng)用后,全國(guó)推廣,效率超美日廠。中國(guó)稀土外貿(mào)從低端原礦變高純氧化物,按純度計(jì)價(jià)賣貴。
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美國(guó)稀土衰落有原因,芒廷帕斯環(huán)境問題關(guān)停,競(jìng)爭(zhēng)不過中國(guó)低成本。中國(guó)整合產(chǎn)業(yè),減少亂采,提升可持續(xù)。徐光憲晚年推環(huán)保,幫產(chǎn)業(yè)升級(jí)。結(jié)果中美貿(mào)易摩擦?xí)r,稀土成王牌,美國(guó)白宮承認(rèn)依賴風(fēng)險(xiǎn),簽行政令找替代,但短時(shí)難破。
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徐光憲教育貢獻(xiàn)大,北京大學(xué)稀土中心主任,帶出一批人才。現(xiàn)在稀土研究延續(xù)他的路,聚焦新應(yīng)用如磁材激光。中國(guó)產(chǎn)量全球第一,技術(shù)壁壘牢。芒廷帕斯雖復(fù)產(chǎn),但重稀土加工靠資助,還在追趕。中國(guó)從白菜價(jià)到按克賣,靠的就是這種創(chuàng)新精神。
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總的,徐光憲的人生軌跡,從留學(xué)回國(guó)到科研一線,體現(xiàn)科學(xué)家責(zé)任。核彈相關(guān)工作保密多,但稀土公開影響大。全球格局變了,中國(guó)話事權(quán)強(qiáng)。未來稀土競(jìng)爭(zhēng)繼續(xù),但基礎(chǔ)已穩(wěn)。他的離世是損失,但遺產(chǎn)永存,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)前行。
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