徐光宪：打破西方技术垄断 开创中国稀土传奇

弘扬科学家精神，涵养优良学风。欢迎收听安徽省科技馆《科学家故事》节目。本期为大家讲述徐光宪的故事：

徐光宪：打破西方技术垄断开创中国稀土传奇

你知道稀土是什么吗？简单来说，稀土是一组金属的简称，包含化学元素周期表中镧、铈、镨等17种元素，储量稀少、提炼和加工难度大，是新材料制造的重要依托和关系尖端国防技术开发的关键原料，被称为“万能之土”。生活中，稀土“无处不在”，小到智能手机、照相机，大到导弹、火箭、卫星，都离不开稀土这种极其重要的战略资源。

我国拥有丰富的稀土资源。然而，过去由于技术落后，我们不得不低价出口稀土精矿和混合稀土，再以几十倍甚至几百倍的价格购入深加工的稀土产品。直到一个人的出现，才打破了这种“卡脖子”的僵局。他就是被誉为“中国稀土之父”的中国科学院院士、著名物理化学家、无机化学家徐光宪。

“傻”孩子成为尖子生

1920年，徐光宪出生在浙江绍兴，父亲是当地颇有名气的律师，他从小和父亲学围棋，解答算术题，这激发了他最初对科学的兴趣。母亲教子甚严，常告诫他：“家有良田千顷，不如一技在身。”徐光宪自幼就表现出对世界强烈的好奇心，他总喜欢缠着大人问天上有多少颗星星，人有多少根头发，大人们则笑着说他傻，爱提傻问题。但喜欢提问的徐光宪从来没有放弃寻找答案。

父亲过世后，艰难求学的徐光宪辗转来到上海，一边做家教谋生，一边听课自学，考取了国立交通大学化学系。在交大的四年里，徐光宪的成绩始终是班级第一名。

慢慢回国路

1948年，徐光宪考取公派赴美留学资格，一年后便获得哥伦比亚大学理学硕士学位，仅仅两年零八个月后又取得哥伦比亚大学物理化学博士学位。导师贝克曼教授看好徐光宪的学术潜质，推荐他到芝加哥大学著名理论化学大师密立根教授那里做博士后，前途一片光明。

朝鲜战争爆发后不久，美国提出法案，要求留美中国学生加入美籍，不准回国。此时，妻子高小霞的博士学位还有一年就能拿到，她毅然选择了放弃：“科学没有国界，但科学家有祖国。”

1951年4月，“戈登将军”号轮船汽笛长鸣，徐光宪夫妇借华侨归国探亲的名义，冲破阻碍，踏上归国征程。这是后来“禁止中国留美学生归国”法案正式生效前，开往中国的倒数第三艘邮轮。

挑战国际难题

回国后，徐光宪和妻子一起来到北京大学，共同致力于为国家培养高科技人才。

1972年，徐光宪所在的北京大学化学系接受了一项特别的紧急军工任务——分离稀土元素中性质最为相近的镨和钕，纯度要求很高。时年52岁的徐光宪“半路出家”，接下了这个任务，从此踏入稀土研究领域。

通过查阅资料，徐光宪发现，镨和钕这两种元素比孪生兄弟还要像，分离难度极大，国外学界也没有解决这一问题。他回忆，当时最先进的法国罗地亚厂，能够用萃取法分离其他稀土，可是分离镨、钕仍要用传统的离子交换法。长远来看，离子交换法生产速度慢、成本高，而且对规模化工业生产不利。由于无先例可循，这时徐光宪作出了一个大胆的决定——挑战萃取法分离的国际难题。

从理论上讲，萃取技术并不复杂。然而要达到极高的纯度要求，必须经过上百次的萃取分离，并且将每次分离的成果串联起来，最终才能达到99%以上的纯度。这个极为烦琐的工艺过程，叫做串级萃取。

那么，如何才能把“串级萃取”理论，真正应用于大规模工业生产呢？这成为摆在徐光宪面前的又一个挑战。

在稀土萃取工艺的实验阶段，研究人员必须使用繁复而漫长的“摇漏斗”方法，模拟串级实验以获取准确的设定参数。而整套流程中一旦有失误，一切都要从头再来。

不仅如此，徐光宪的创新还必须经得起“本土化”考验。由于我国的稀土分布很广，内蒙古、四川、山东等各地的原料组成各有不同，因此，稀土元素分离的要求也不能“千篇一律”。

为了攻坚克难，徐光宪和团队白天忙着“摇漏斗”，晚上琢磨串级理论。一周工作至少80个小时，放弃了所有的节假日。

身边同事回忆当年的科研情景时说：“只有置身于稀土元素周期表和稀土4F轨道模型之间，徐先生才会怡然而坐。”

功夫不负有心人，通过团队的不懈努力，串级萃取中的规律在徐光宪面前逐渐呈现。他发现的“恒定混合萃取比规律”，最终建立了具有普适性的串级萃取理论。在此基础上，他和团队提取了包含100多个公式的数学模型，创建“稀土萃取分离工艺一步放大”技术，将原本繁琐复杂的稀土生产工艺“傻瓜化”，免除费时费力的“摇漏斗”步骤，可以直接应用到实际生产中。

就这样，徐光宪成功完成了这项曾被视为世界级难题的工作，他开创的萃取“流水线”，看起来有点“不可思议”：只需在一边放入稀土原料，各种高纯度的稀土元素就能从另一端源源不断地输出。

改变世界稀土格局

1974年9月，包头稀土三厂成功地将徐光宪的稀土萃取工艺应用于生产实践，实现了当时世界上最高效率的分离稀土的工业生产。

1978年，徐光宪开办“全国串级萃取讲习班”，把他的科研成果在工厂里快速、无偿推广应用。几年前还被国外企业当成最高机密的稀土分离技术，转眼间就成了一项连中国乡镇企业都能掌握的工艺。

很快，法国、美国和日本在国际稀土市场的垄断地位被打破，到20世纪90年代初，由于我国单一高纯度稀土大量出口，国际稀土价格降为原来近四分之一。“串级萃取理论”的广泛应用提升了我国在国际稀土分离科技和产业竞争中的地位，使我国实现了从稀土“资源大国”到“生产大国”、出口大国的飞跃，成功改写了世界稀土产业格局，被国际上称为“中国冲击”。

在获得2008年度国家最高科学技术奖之后，89岁的徐光宪获感慨地说，“稀土紧紧连着我和祖国”，“我愿意一辈子搞稀土，把咱们宝贵的资源利用得更好。”

主办单位 | 安徽省科学技术馆

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主        播|汪勇