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【新华社】挑战“不可能”的科学“魔法师”
2018-06-13 | 【】【打印】【关闭】                

  新华社客户端甘肃频道6月5日电(记者张文静)将它加入塑料中,塑料机械性能不仅得到强化,阻燃能力也随之提升;在生产大豆油的过程中,加入它,可过滤掉黄曲霉素等有害成分和杂质……

  它只是一种普通的矿石,即凹凸棒石,而将它“点石成金”的是中国科学院兰州化学物理研究所研究员王爱勤及其团队。

  今年55岁的王爱勤,研究凹凸棒石已近二十年。性格低调沉稳、说话慢条斯理的他只要提起凹凸棒石,便打开了话匣子,各种专业术语、经典形象比喻从他口中娓娓道来。

 

  凹凸棒石是一种具有棒状晶体结构的含水富镁铝硅酸盐矿物,更是目前还不能人工合成的天然纳米材料,因具有独特的吸附、悬浮、触变、载体、增韧补强等性能,被广泛应用于化工、建材、医药、农业和食品等多个领域。

  中国的凹凸棒石储量世界最高,其中江苏、安徽、甘肃等地储量丰富。江苏已探明储量占全国的74%、全球的48%。

  上世纪七十年代中期,中国发现了储量惊人的凹凸棒石,并用作干燥剂、吸附剂,但仅以每吨不足千元的低价销售。原因在于,天然形成的凹凸棒石棒晶大多以柴垛状聚集,如果不解离棒晶,就不具备纳米材料特性。但凹凸棒石的解离是世界性难题。

  2000年,王爱勤偶遇了凹凸棒石。当时,他正在开展有机无机复合保水剂的研发?!耙惶煊腥四昧丝楦仕嗍×僭笙氐陌纪拱羰?,并称这种材料的吸水性能可达到1:300?!?/p>

  测试结果并没有达到300倍,但为什么凹凸棒石有较好的吸水能力?出于强烈的好奇心,他将凹凸棒石放在显微镜下观察研究,发现了凹凸棒石特殊的棒晶束形貌和规整的孔道结构。

 

  从那时起,他开启了对凹凸棒石的深入研究,并利用科学“魔法”使不可能变成可能。

  到凹凸棒石储量最多的地方去深入研究。2010年,王爱勤来到了“中国凹土之都”江苏省盱眙县。

  在中科院和盱眙县政府支持下,中科院盱眙凹土应用技术研发与产业化中心组建成立,王爱勤担任主任,旨在解决制约凹凸棒石产业发展的棒晶束解离这一世界性难题。

  短短几年间,王爱勤及团队不仅研发了矿物凝胶、高效棕榈油脱色剂、霉菌毒素吸附剂、凹凸棒石有机无机复合保水剂等高值化产品,还实现了纳米矿物材料研发在国际上的“引跑”, 也将盱眙凹凸棒石的产值从2010年的4亿元提升到2016年的20亿元。

  国外的钴蓝颜料,一吨售价约30万元,而加入凹凸棒石的钴蓝颜料原料成本一吨只需10万元。实现这一转变的,就是王爱勤和团队历时5年研究解决的凹凸棒石关键共性技术——棒晶束解离。

  

 

  这一技术减少了钴的使用量,但钴蓝作为染料的效果不变。

  棕榈油原油是食用油里最难脱色的,普通的吸附剂难以达到效果。经过纳米技术处理后,王爱勤对原油成功脱色,并开发了高效棕榈油脱色剂等产品。

  2013年,马来西亚一家企业希望引进这项技术,与王爱勤展开合作?!昂吐砝次餮堑暮献鞅曛咀盼颐堑陌纪拱羰际跹蟹⒖袅斯屎献鞯睦?。这项技术已于2016年在马来西亚应用?!?/p>

  王爱勤还有一个得意之作,就是成功研发凹凸棒石有机无机复合保水剂。2006年,德国一家化工巨头企业想用高价让他转让这项技术成果,被他婉拒?!澳壳?,这一成果已在我国西北五省区的推广量达到了百万亩,有效恢复了生态,这是我们做科研最有成就感的时候?!?/p>

  科研道路并非一帆风顺。王爱勤也曾遇到过棘手的问题。

  2010年,在和国内一家企业合作开发凹凸棒石的过程中,企业需做大量中试实验?!?00多组的实验,每一次百公斤的样品,当工人做到200多个样品时,便觉得太累,不愿意配合?!蓖醢谒?,为了不影响实验进度,他带着团队人员每天早晨5点起床,直到干到晚上12点。

 

  实验进行了100多天后,王爱勤和团队最终筛选出了最佳工艺条件?!巴哦尤嗽币泊诱饧虑樯侠斫饬思影嗉拥愕暮?,中试过程的重要性以及科研的真正意义。如果没有我们这一步不可能从矿物材料走向纳米材料和功能材料?!?/p>

  经过近20年的研究,凹凸棒石在王爱勤手中已从“丑小鸭”变成了“白天鹅”。他也成为目前全世界发表凹凸棒石SCI论文最多的作者。

  在王爱勤等一批科学家的推动下,近5年来,中国学者发表的凹凸棒石SCI论文占到一半以上。中国已经成为推动矿物材料发展的主力军,实现了从跟跑到领跑的转变。

2016年,在甘肃省科技厅的支持下,依托王爱勤团队成立了甘肃省黏土矿物应用研究重点实验室。目前,他正致力于推动甘肃省临泽县凹凸棒石的开发和利用?!傲僭蟮陌纪拱羰试创⒘糠岣?,但色泽深,伴生矿复杂,我们要加强应用基础研究,尽快开发高端产品,使这一黄金资源成为当地黄金产业,产生黄金效益,并为甘肃正在发展和推广的戈壁农业提供支撑?!保ㄍ辏?/p>

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来源:新华社
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