——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
開欄語(yǔ)
在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的時(shí)代浪潮中,有這樣一群人:他們以精湛技藝雕琢科學(xué)事業(yè),以匠人之心推動(dòng)科技進(jìn)步,在實(shí)驗(yàn)室、在田野間、在工程一線,將畢生心血傾注于為國(guó)家發(fā)展筑牢基石。中國(guó)科學(xué)報(bào)自今日起推出“科苑名匠”專欄,聚焦中國(guó)科學(xué)院第六屆科苑名匠團(tuán)隊(duì)和個(gè)人的先進(jìn)事跡,通過(guò)記錄他們的科研故事,展現(xiàn)科技工作者追求卓越、精益求精的工匠精神,為加快搶占科技制高點(diǎn)注入不可替代的技術(shù)力量。
朱建喜(中)指導(dǎo)學(xué)生科研工作。受訪者供圖
“課題項(xiàng)目只要對(duì)國(guó)家好、對(duì)社會(huì)好,就要攻堅(jiān)克難?!薄翱蒲幸卜州p重緩急,有能力了,就要去做一些國(guó)家著急的事情?!边@是中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所(以下簡(jiǎn)稱廣州地化所)研究員朱建喜在接受記者采訪時(shí)一番擲地有聲的話語(yǔ),也是他科研生涯的真實(shí)寫照。
在日前舉辦的中國(guó)科學(xué)院第六屆科苑名匠發(fā)布會(huì)上,朱建喜接過(guò)獎(jiǎng)牌的那一刻,眼眶泛紅。因?yàn)?,這獎(jiǎng)牌承載著一位科研工作者把論文寫在祖國(guó)大地上的赤子情懷。
近日,《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者走進(jìn)了朱建喜的辦公室,一進(jìn)門,便被室內(nèi)琳瑯滿目的礦物和巖石標(biāo)本吸引。沙漠玫瑰、黃鐵礦、水晶和石英晶簇、冰洲石、花崗巖、玄武巖、青田石……這些形態(tài)各異、色彩斑斕的標(biāo)本,描繪著地球億萬(wàn)年的滄桑變遷,也見證了朱建喜在礦物學(xué)領(lǐng)域深耕多年的執(zhí)著。
打破稀土困局 領(lǐng)航電驅(qū)技術(shù)
稀土被譽(yù)為“工業(yè)維生素”,從手機(jī)到高鐵,從新能源、光伏到航空航天、國(guó)防軍工,其應(yīng)用無(wú)處不在。中國(guó)稀土產(chǎn)量占全球70%以上,南方的離子吸附型稀土資源更是中重稀土的主要來(lái)源,具有極高的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略價(jià)值。然而,傳統(tǒng)稀土開采技術(shù)存在污染重、效率低、周期長(zhǎng)等問(wèn)題。
隨著相關(guān)環(huán)保法律法規(guī)的出臺(tái),我國(guó)2018年起停止了離子型稀土礦原地銨鹽法浸取開采的審批。新申請(qǐng)的礦山面臨無(wú)開采技術(shù)可用的困境,研發(fā)新技術(shù)迫在眉睫。在此背景下,朱建喜帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以“電驅(qū)開采技術(shù)”為突破口,展開了稀土開采的“突圍戰(zhàn)”。
技術(shù)突破的靈感源于10余年前的一次訪學(xué)。2010年,朱建喜在英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)時(shí),接觸到該??蒲袌F(tuán)隊(duì)采用電滲法加速高含水土體排水固結(jié)的施工工藝。他想到,電流或許能夠驅(qū)動(dòng)水和稀土金屬離子實(shí)現(xiàn)定向快速遷移?;貒?guó)后,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)將黏土礦物表界面性質(zhì)與土體電動(dòng)化學(xué)行為跨界融合,開啟了將電場(chǎng)作用下離子遷移作為一種新型采礦技術(shù)手段的探索。
但從理論到實(shí)踐的跨越充滿挑戰(zhàn)。
為驗(yàn)證技術(shù)可行性,2023年朱建喜持續(xù)深入廣東省梅州市平遠(yuǎn)縣稀土礦山區(qū)開展實(shí)地攻關(guān)。他克服高溫、多雨以及礦體結(jié)構(gòu)復(fù)雜等困難,用3個(gè)月時(shí)間啃下了電場(chǎng)通電方式、電壓梯度優(yōu)化、智能供電等多塊“硬骨頭”,最終在僅200余平方米的實(shí)驗(yàn)礦區(qū)內(nèi),成功試采出1.26噸稀土氧化物。
2023年1月,《自然-可持續(xù)》在線發(fā)表了朱建喜、中國(guó)科學(xué)院院士何宏平團(tuán)隊(duì)的研究成果。他們研發(fā)的風(fēng)化殼型稀土礦電驅(qū)開采技術(shù)成效顯著,稀土采收率大于95%、浸取劑用量減少80%、開采時(shí)間縮短70%、氨氮排放量降低95%。這項(xiàng)技術(shù)不僅經(jīng)濟(jì)可行,更被國(guó)際同行譽(yù)為“改變游戲規(guī)則的技術(shù)”。
廣州地化所副研究員王高鋒作為朱建喜團(tuán)隊(duì)的核心成員,見證了這一技術(shù)的誕生。他表示,這是世界上首次利用電驅(qū)技術(shù)進(jìn)行風(fēng)化殼型稀土的原地開采,新技術(shù)為我國(guó)稀土供給提供了重要技術(shù)支撐。
“提出電驅(qū)開礦這一方法,是我學(xué)術(shù)生涯中最自豪的成果之一?!闭劦竭@項(xiàng)技術(shù),朱建喜的喜悅之情溢于言表。
探索生命起源 解鎖礦物密碼
朱建喜主要從事礦物表界面反應(yīng)機(jī)制與行星礦物學(xué)研究,致力于稀土綠色電驅(qū)開采技術(shù)的研發(fā)和推廣。早年,他“基本逮著啥做啥”,走常規(guī)大路,缺乏原創(chuàng)性。但四十不惑后,隨著知識(shí)儲(chǔ)備和人生閱歷的增長(zhǎng),他開始想做一些“大事”。
2021年7月12日,朱建喜作為科學(xué)家代表之一,接收了廣州地化所獲批的3件“嫦娥五號(hào)”月壤科研樣品—— 一件月塵粉末100毫克、兩件巖屑分別是60.5毫克和137.3毫克。297.8毫克的月壤,在他眼中重若千鈞。他深知,這些珍貴的月壤樣品承載著人類探索宇宙的夢(mèng)想,是解開月球奧秘的關(guān)鍵。
“經(jīng)過(guò)充分研究,我們?cè)谠氯乐邪l(fā)現(xiàn)了三價(jià)鐵,這改變了大家‘月球上不可能存在氧化反應(yīng)產(chǎn)生三價(jià)鐵’的固有認(rèn)知。經(jīng)過(guò)科學(xué)推理,我們認(rèn)為太陽(yáng)風(fēng)和隕石撞擊可能是月球產(chǎn)生三價(jià)鐵的原因?!敝旖ㄏ舱f(shuō),這一發(fā)現(xiàn)讓行星科學(xué)界重新審視礦物在行星演化中的角色。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-天文學(xué)》。
對(duì)于“早期地球的初始氧氣從何而來(lái)”這個(gè)困擾科學(xué)界多年的謎題,何宏平與朱建喜等科學(xué)家給出了新答案。他們采用多種尖端科研分析儀器對(duì)石英-水界面反應(yīng)過(guò)程及機(jī)理開展了深入研究,捕捉到破碎硅酸鹽礦物表面斷鍵和破鍵與水分子作用的短暫反應(yīng)過(guò)程。正是這種地殼巖石圈普遍而廣泛發(fā)生的機(jī)械化學(xué)反應(yīng),在冥古宙動(dòng)蕩的地質(zhì)環(huán)境中孕育出生命起源所必需的最初活性氧。
此外,朱建喜團(tuán)隊(duì)還深入剖析了礦物-水界面反應(yīng)產(chǎn)生活性氧的物理化學(xué)機(jī)制,揭示了早期地球氧氣產(chǎn)生的礦物成因。這一發(fā)現(xiàn)破解了生命起源與地球宜居性演變的關(guān)鍵難題,為地球科學(xué)領(lǐng)域開辟了新的研究方向。
科研靜水流深 育人身體力行
“科研就像馬拉松,拼的不是瞬時(shí)速度,而是持久耐力”“要做靜水流深的研究”,這是朱建喜掛在嘴邊的話。
在礦物學(xué)領(lǐng)域深耕二十余載的朱建喜,帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)表論文300余篇,獲國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)45項(xiàng),主導(dǎo)發(fā)現(xiàn)氧鉛燒綠石(鈮礦物)和王焰鈀礦(鈀礦物)這兩個(gè)與關(guān)鍵金屬相關(guān)的新礦物。在研究所和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支持下,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在研究所建立了包括微觀結(jié)構(gòu)分析、礦物譜學(xué)分析以及礦物物性分析等國(guó)際先進(jìn)的礦物學(xué)分析測(cè)試平臺(tái),為礦物學(xué)領(lǐng)域發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。
“朱老師是個(gè)‘夜貓子’型科學(xué)家,他經(jīng)常工作到凌晨一兩點(diǎn),辦公室的燈總是最后一個(gè)關(guān)?!睆V州地化所副研究員陳情澤說(shuō)。朱建喜身體力行,讓年輕科研人員懂得:所謂天賦,不過(guò)是把別人刷手機(jī)的時(shí)間用來(lái)思考和工作。
朱建喜培養(yǎng)了22名博士和碩士研究生。最讓他開心的,是和學(xué)生們一同探討學(xué)術(shù)課題。他要求學(xué)生有團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作精神,要學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)。
“科研工作同樣需要分清輕重緩急。如今,我們團(tuán)隊(duì)有了一定的實(shí)力,是時(shí)候攻克那些國(guó)家亟待解決的難題了。”朱建喜說(shuō),“這些緊急且重要的任務(wù),無(wú)疑充滿了挑戰(zhàn),但身為科研工作者,我們肩負(fù)著不可推卸的責(zé)任。我們必須心懷家國(guó),為國(guó)家排憂解難,如此方能不辜負(fù)國(guó)家的悉心栽培?!?/p>
在何宏平眼中,朱建喜是“組里的大管家”,“對(duì)任何事情都盡心盡力、盡職盡責(zé),要么不做,要做就做好。他醉心科研,對(duì)科研以外的事情不爭(zhēng)不搶,他這種處事不爭(zhēng)的態(tài)度,值得每個(gè)人學(xué)習(xí)”。
談及未來(lái)的科研規(guī)劃,朱建喜對(duì)記者表示,一方面,他將繼續(xù)深耕礦物學(xué)領(lǐng)域,致力于推動(dòng)該學(xué)科更好地服務(wù)國(guó)家建設(shè)與發(fā)展;另一方面,他將緊跟國(guó)家深空戰(zhàn)略的步伐,將科研視野拓展至行星、太陽(yáng)系乃至整個(gè)浩瀚無(wú)垠的宇宙。
(原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2025-05-20?第1版?要聞)
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