鋯鉿材料，是世界制造業(yè)皇冠上的一顆璀璨明珠，直接決定了一個國家在航空發(fā)動機(jī)、核能應(yīng)用、電子電路等頂端領(lǐng)域的發(fā)展水平。而在世界科技界，鋯鉿分離技術(shù)一直被數(shù)家外國機(jī)構(gòu)掌握著，成為制約中國高端制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個重大瓶頸。

而在中國，隨著鋯鉿火法分離法的發(fā)明出現(xiàn)，使中國科技界徹底告別了以往鋯鉿材料全部依賴進(jìn)口的窘迫現(xiàn)實(shí)，并讓世人看到了中國在鋯鉿生產(chǎn)領(lǐng)域領(lǐng)先于世界的可能性。

截至目前，因?yàn)橐恍┨厥庠�因和現(xiàn)實(shí)問題，這一世界級專利技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用工作尚處于舉步維艱的地步。但是，隨著更多領(lǐng)導(dǎo)專家的認(rèn)可以及國家級媒體的曝光，我們能看到，中國高端制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的曙光，已經(jīng)在這片古老的土地上冉冉升起。

今天，就讓我們再次把關(guān)注的目光轉(zhuǎn)向這一發(fā)明的領(lǐng)軍人物——世界鋯鉿大王、中國發(fā)明家、南昌航空大學(xué)客座教授、上海哈峰新材料科技有限公司董事長朱興峰，從他走過的一段段歷程中感受一位民間科學(xué)家的報國情懷。

世界難題的中國突破

嚴(yán)格說來，中國自古便是科技強(qiáng)國，四大發(fā)明的出現(xiàn)，徹底轉(zhuǎn)變了世界未來發(fā)展的航向。而中國科技的沒落，則是近代以來的事情。因此在朱興峰的心中，始終激蕩著振興中國科技、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)報國的不變信念

尤其是在鋯鉿材料制造領(lǐng)域，過去都講鋯、鉿是一家，不分離，在天然礦物質(zhì)中，鋯與鉿相伴而生。鋯中的鉿含量一般為1%-2%，一般工業(yè)用鋯，無需從鋯中把鉿分離出去。朱興峰介紹說，但它如果分離開來的話，它的用途就非常廣泛。如果做成“三個九”的話，它就是我們現(xiàn)在核反應(yīng)堆上燃料棒的包層材料，它可以屏蔽核反應(yīng)堆上的放射物質(zhì)，作為核工業(yè)所用核級鋯，必須進(jìn)行鋯、鉿分離，產(chǎn)出核級鋯和核級鉿。目前只有少數(shù)幾個國家有氧化鋯/氧化鉿混合物分離這方面的技術(shù)，但是成本高、污染大。同時因?yàn)樗�關(guān)系到一個國家的高端制造及軍工等，并對我國實(shí)行技術(shù)封鎖。所以對任何一個國家來說都是一個技術(shù)難題，是一個世界性的技術(shù)難題。

“美國的MLBK—HCNS法，是目前占全球2/3海綿鋯生產(chǎn)所采用的方法。法國的技術(shù)即CEZUS采用的技術(shù)路線，是利用HFCL4與ZRCL4在熔融鹽鋁氯酸鉀中飽和蒸氣壓的差異，于精餾塔中進(jìn)行分離，用此方法最終得到HFCL4的30%-50%富集物和原子能級的ZRCL4。此法最大的特點(diǎn)是消耗化工試劑少、‘三廢’污染少，分離流程短，可直接與金屬原工序銜接。其缺點(diǎn)是設(shè)備及運(yùn)送系統(tǒng)卻在350℃-500℃下操作，對設(shè)備材料要求高，凈化除雜差，投資大，只適合大型冶煉廠采用。”朱興峰說，我國所需的核工業(yè)應(yīng)用材料，如核級海綿鋯，由于鋯、鉿分離技術(shù)的制約等因素，使鋯、鉿等材料及制品主要依賴進(jìn)口。

“當(dāng)前我國核軍工、核電產(chǎn)業(yè)，在新的歷史時期再次提出了做大做強(qiáng)、創(chuàng)國際一流的口號，堅(jiān)持自主創(chuàng)新、有力保護(hù)國防建設(shè)、推動核能和平利用成為我國核工業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)和決心。鋯、鉿分離形成生產(chǎn)規(guī)模及實(shí)現(xiàn)鋯、鉿產(chǎn)業(yè)化，不僅能結(jié)束長期依賴進(jìn)口，更為發(fā)展核軍工、核電工業(yè)提供了保證。”朱興峰說，從某種意義上講，鋯、鉿分離技術(shù)科學(xué)研究是一項(xiàng)助力國家核工業(yè)發(fā)展必不可缺的科技攻關(guān)和科技創(chuàng)新。

在萬眾期待中，上海哈峰新材料科技有限公司科研人員，在朱興峰的帶領(lǐng)下，歷經(jīng)刻苦攻關(guān)，終于攻克了這一科技堡壘。自2011年始，在鋯、鉿分離技術(shù)上孜孜以求，刻苦攻關(guān)，終于發(fā)明出“氧化鋯/氧化鉿混合物的火法分離方法”。

研究表明，朱興峰及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的鋯、鉿分離技術(shù)與國際技術(shù)相比更具有優(yōu)勢，這項(xiàng)技術(shù)有效地提高了鋯、鉿新材料規(guī)�；�生產(chǎn)能力，既降低了生產(chǎn)成本，又實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保，同時可以盡快實(shí)現(xiàn)規(guī)�；�生產(chǎn)來降本增效。更為重要的是，“氧化鋯/氧化鉿混合物的火法分離方法”，填補(bǔ)了世界空白，將從此改變我國在軍用與民用工業(yè)中高純度鋯、鉿材料至今仍受制于人、依賴于進(jìn)口的局面。

2015年10月28日，國家知識產(chǎn)權(quán)局授予朱興峰發(fā)明專利證書(證書號：第1830391號)，與此同時，這一方法又向世界申請了專利，對加拿大、美國、日本、韓國、澳大利亞、印度、越南、俄羅斯、歐盟等進(jìn)行了保護(hù)。因其顛覆了傳統(tǒng)的鋯鉿分離技術(shù)，可以說是鋯鉿分離的一次革命，因其先進(jìn)性，這一發(fā)明價值也被評估為93.9822億人民帀。

鋯鉿材料的高端應(yīng)用

鋯鉿材料的使用范圍，幾乎涵蓋了高端科技的各個領(lǐng)域。而因其稀少珍貴，更是成為全球科學(xué)界爭相研究的重要課題。朱興峰的研究成果，不僅為中國實(shí)現(xiàn)鋯鉿材料的自主生產(chǎn)提供了核心技術(shù)，更為中國在未來的全球科技競爭中彎道超車埋下了伏筆。

朱興峰介紹說，鋯、鉿在自然界中共生于一體，附存于海濱砂礦床中，重要的工業(yè)礦物有鋯英石及斜鋯礦。它們多與鈦鐵礦、金紅石、磷釔礦、錫石礦物共生，呈綜合性砂礦床產(chǎn)出，我國的鋯儲量約0.38萬噸，居世界第6位。

朱興峰告訴記者，我國的鋯、鉿分離技術(shù)，始于20世紀(jì)60年代。為滿足國家原子能海綿鋯的需求，曾形成生產(chǎn)能力，其后由于軍工對鋯、鉿需求減少，現(xiàn)在我國核電用的鋯管及鋯合金材料受限于分離技術(shù)，產(chǎn)品種類開發(fā)方面與國外相比還有差距，這一礦物材料的應(yīng)用，至今仍依賴于進(jìn)口。

朱興峰興奮地說：“現(xiàn)在，‘氧化鋯/氧化鉿混合物的火法分離方法’，就填補(bǔ)了國內(nèi)空白，將從此改變這一礦物材料的應(yīng)用至今仍依賴于進(jìn)口的局面”。

鋯和鉿，在一般人眼里就是兩種特殊的金屬材料，并不具備特殊的意義。但鋯、鉿耐高溫、耐輻蝕及具有獨(dú)特的核性能，極高的熔點(diǎn)、超高的硬度和強(qiáng)度等特性，使得他們被廣泛用在航空航天、軍工、核反應(yīng)、原子能領(lǐng)域，而且在機(jī)械制造、化工石油、冶金、制藥、電子等領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛。

鋯與鉿的分離技術(shù)的成功，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，能夠提供核反應(yīng)堆建設(shè)無可替代的重要材料。從軍工上來看，鋼里只要加進(jìn)千分之一的鋯，硬度和強(qiáng)度就會驚人地提高。含鋯的裝甲鋼、大炮鍛件鋼、不銹鋼和耐熱鋼等是制造裝甲車、坦克、大炮和防彈板等武器的重要材料。

從原子能和核能上來看，是發(fā)展原子能工業(yè)不可缺少的材料。鋯具有獨(dú)特的核性能，其中子吸收截面小，在高溫、高壓以及水中有優(yōu)良的耐蝕性，在核反應(yīng)堆內(nèi)又有良好的抗輻照性能，因而經(jīng)常被用做核反應(yīng)堆的燃料包殼材料和堆芯結(jié)構(gòu)材料。中國的大型核電站普遍都用鋯材，如果用核動力發(fā)電，每一百萬千瓦的發(fā)電能力，一年就要消耗掉20到25噸金屬鋯。一艘三萬馬力的核潛艇所用的鋯合金作核燃料的包套和壓力管，使用量即可達(dá)20至30噸。

“神六”上使用的抗腐蝕性、耐高的鈦產(chǎn)品，其抗腐蝕性能遠(yuǎn)不如鋯，其熔點(diǎn)1600度左右，而鋯的熔點(diǎn)則在1800度以上，二氧化鋯的熔點(diǎn)更是高達(dá)2700度以上，所以鋯作為航空航天材料，其各方面的性能大大優(yōu)越于鈦。

在工業(yè)上，可用作吸氣劑，比如在電真空工業(yè)中，人們廣泛利用鋯粉涂在電真空元件和儀表的陽極和其他受熱部件的表面上，吸收真空管中的殘余氣體，制成高度真空的電子管和其他電真空儀表，從而提高它們的質(zhì)量，延長它們的使用時間。在冶金方面，鋯還可以用做冶金工業(yè)的“維生素”，發(fā)揮它強(qiáng)有力的脫氧、除氮、去硫的作用。鋼里只要加進(jìn)千分之一的鋯，硬度和強(qiáng)度就會驚人地提高;含鋯的鋅鎂合金，又輕又耐高溫，強(qiáng)度是普通鎂合金的兩倍。還可以鋯為基體加入其他元素而構(gòu)成的有色合金。主要合金元素有錫、鈮、鐵等。鋯合金在300～400℃的高溫高壓水和蒸汽中有良好的耐蝕性能、適中的力學(xué)性能、較低的原子熱中子吸收截面，對核燃料有良好的相容性，多用作水冷核反應(yīng)堆的堆芯結(jié)構(gòu)材料。鋯粉在空氣中易燃燒，可作引爆雷管及無煙火藥。鋯可用于優(yōu)質(zhì)鋼脫氧去硫的添加劑，鋯是鎂合金的重要合金元素，能提高鎂合抗拉強(qiáng)度和加工性能。鋯還是鋁鎂合金的變質(zhì)劑，能細(xì)化晶粒。二氧化鋯和鋯英石是耐火材料中最有價值的化合物。二氧化鋯是新型陶瓷的主要材料，不可用作抗高溫氧化的加熱材料。二氧化鋯可作耐酸搪瓷、玻璃的添加劑，能顯著提高玻璃的彈性、化學(xué)穩(wěn)定性及耐熱性。鋯英石的光反射性能強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好，在陶瓷和玻璃中可作遮光劑使用。鋯在加熱時能大量地吸收氧、氫、氨等氣體，是理想的吸氣劑，如電子管中用鋯粉作除氣劑，用鋯絲鋯片作柵極支架、陽極支架等�？梢哉f應(yīng)用是非常廣泛。

另外鉿這個材料，它是一個耐高溫的軟金屬，具有可塑性、易加工、耐高溫、抗腐蝕的特性，鉿的熱中子捕獲截面大，是較理想的中子吸收體，可用做原子反應(yīng)堆的控制棒和保護(hù)裝置。它在航空發(fā)動機(jī)上面，作為渦輪葉片的添加重要元素，它可以讓航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片的工作溫度可以提高很多，它可以與同類的鈦合金這類材料，可以升為一個高端制造的產(chǎn)品。

另外無鉿納米氧化鋯在特種刀具行業(yè)、陶瓷工業(yè)、光纖連接器、特種機(jī)械零配件等制造領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，在醫(yī)療行業(yè)如種植牙等也有很好的利用。

“高純度的鋯、鉿有著‘加到哪里哪里高端’的廣闊市場前景。如果我們要建設(shè)我們的強(qiáng)國，我們的大飛機(jī)制造，必須要從我們的渦輪葉片的材料開始。所以我們項(xiàng)目的研制，我們申請了國家專利。這是對我們中國高端制造業(yè)，對我們的2025、‘一帶一路’建設(shè)起著非常重要的作用”。朱興峰自豪地說。

科學(xué)家的報國情懷

鋯鉿新材料的火法分離技術(shù)，一經(jīng)出現(xiàn)便引起了世界范圍的關(guān)注。面對這一站在世界科技最前沿的技術(shù)成果，國外的科研機(jī)構(gòu)和跨國集團(tuán)嗅覺最為靈敏，第一時間向朱興峰伸出了橄欖枝，但是朱興峰的態(tài)度超出了他們的預(yù)計。

2014年5月27日，在�？谡匍_的第六屆國際鋯業(yè)大會的國際論壇上，有國際公司的代表聽了朱興峰的專利介紹，當(dāng)場就提出要求技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作，出價達(dá)數(shù)十億元。面對國際買家提出的天價收購，朱興峰當(dāng)即回絕了他們。他說：“在大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新的新時代里我不僅是見證者，更是積極的實(shí)踐者。我們自己的專利技術(shù)，要為國家提供更多更好的新型材料。國外買家既使出再多的錢我也不會轉(zhuǎn)讓，因?yàn)檫@不是錢的問題。我的夢想就是用我的發(fā)明專利和創(chuàng)新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)‘強(qiáng)軍夢’、‘強(qiáng)國夢’，促進(jìn)我國高端制造業(yè)的全面升級。”

朱興峰認(rèn)為，他們這一代人，出生在國家最困難的時期，靠黨和國家的培養(yǎng)和教育才能有今天，對于祖國和人民有著更加深厚的感情，對于金錢的引誘有著天然的抵抗力。因此，不管是在研發(fā)時期，還是在成果展示期，朱興峰都在始終堅(jiān)持一個信念，那就是科技創(chuàng)新的成果要服務(wù)于國家和民族的發(fā)展，不能為了錢財而放棄初心，要堅(jiān)持不懈，實(shí)現(xiàn)科研成果的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，服務(wù)服從于實(shí)現(xiàn)兩個一百年偉大目標(biāo)的中國夢而奮斗不息。

盡管這項(xiàng)技術(shù)如今評估價值近百億，可朱興峰本人卻并不富裕。這一研究，不但付出了兩年的全部心血，甚至在研究最緊要的關(guān)頭，為了保障資金投入，他毅然賣掉了名下的房產(chǎn)，為實(shí)現(xiàn)心中的強(qiáng)國夢，不惜傾家蕩產(chǎn)、孤注一擲。

2015年9月23日，中國鋯、鉿分離技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新聞發(fā)布會在上海舉行。在發(fā)布會上，上海哈峰新材料科技有限公司董事長朱興峰滿懷信心地宣布：未來三年，上海哈峰新材料科技有限公司將把握“一帶一路”、長江經(jīng)濟(jì)帶、上海自貿(mào)區(qū)建設(shè)等國家戰(zhàn)略帶來的新機(jī)遇，2017年元月18日，鋯鉿生產(chǎn)基地落戶浙江嘉興港區(qū)，啟動了年產(chǎn)規(guī)模達(dá)200000噸鋯、3000噸鉿的生產(chǎn)基地建設(shè)。

朱興峰說，我們把一個雙胞胎的產(chǎn)品，經(jīng)過我們的化學(xué)制造，然后變成一個差異相對比法國和美國技術(shù)更加先進(jìn)，就是他們的產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)能已到了一個發(fā)展的瓶頸，這些國家鋯的產(chǎn)能不會超過兩萬噸，鉿的產(chǎn)能不會超過三百噸。而我們這個技術(shù)可以達(dá)到無限極。目前準(zhǔn)備建成一個世界級規(guī)模的鋯是二十萬噸，鉿是三千噸，希望能夠用這些新材料，來實(shí)現(xiàn)我們后續(xù)高端制造的材料供應(yīng)。

日前，朱興峰興奮地告訴我們，基地建設(shè)一期工程建設(shè)有望在近期完成，計劃明年開始試生產(chǎn)。屆時將真正擺脫我國高純度鋯鉿依賴進(jìn)口的局面，擺脫我國高端制造被外國卡脖子困境，真正實(shí)現(xiàn)我國高端制造的全面自主。

朱興峰認(rèn)為，從“兩彈一星”開始，中國的科技界前輩和學(xué)者便將中國傳統(tǒng)的家國天下思想貫穿到工作中，從而使得新中國的科技建設(shè)不斷取得飛躍。如今，中國新生代科學(xué)家有幸躬逢盛事，我們擁有著比先輩們更加優(yōu)越的物質(zhì)條件，有著國家高層領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，凝聚著全民族最為關(guān)注的目光，就必然要在世界科技強(qiáng)國競賽中交出滿意的答卷。

朱興峰說：“基礎(chǔ)科技的研發(fā)和創(chuàng)新，是一切科技創(chuàng)新的基礎(chǔ)，是決定未來科技世界競賽排名的奠基石。因此，我們要不斷鼓勵科研人員沉下心來，潛心投入基礎(chǔ)科技的研究中去，允許他們犯錯，允許他們失敗，鼓勵他們創(chuàng)新，鼓舞他們奮進(jìn)，從而凝心聚力，上下一心，為科技強(qiáng)國夢奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)和強(qiáng)大的技術(shù)保障!”

飽經(jīng)滄桑卻矢志不渝的朱興峰深知，基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展，需要一步步扎實(shí)的工作去不斷推進(jìn)，縱觀世界，不管是哪個科技強(qiáng)國，都是經(jīng)過幾代人不斷努力才形成了技術(shù)優(yōu)勢。因此，他希望自己成為中國科技強(qiáng)國建設(shè)的一顆“螺絲釘”，通過自己的努力，將鋯鉿新材料的制造事業(yè)打造成中國未來科技發(fā)展的奠基石。他最大的希望，就是在有生之年能看到中國在頂級材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破，讓鋯鉿火法分離技術(shù)幫助中國高端制造業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級。那是他一生科研心血之所系，更是他科技報國的畢生信念之所在。(文|胡戈)

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