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在創新驅動發展的時代浪潮中,有這樣一群人:他們以精湛技藝雕琢科學事業,以匠人之心推動科技進步,在實驗室、在田野間、在工程一線,將畢生心血傾注于為國家發展筑牢基石。中國科學報自今日起推出“科苑名匠”專欄,聚焦中國科學院第六屆科苑名匠團隊和個人的先進事跡,通過記錄他們的科研故事,展現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注入不可替代的技術力量。

朱建喜(中)指導學生科研工作。受訪者供圖
“課題項目只要對國家好、對社會好,就要攻堅克難?!薄翱蒲幸卜州p重緩急,有能力了,就要去做一些國家著急的事情?!边@是中國科學院廣州地球化學研究所(以下簡稱廣州地化所)研究員朱建喜在接受記者采訪時一番擲地有聲的話語,也是他科研生涯的真實寫照。
在日前舉辦的中國科學院第六屆科苑名匠發布會上,朱建喜接過獎牌的那一刻,眼眶泛紅。因為,這獎牌承載著一位科研工作者把論文寫在祖國大地上的赤子情懷。
近日,《中國科學報》記者走進了朱建喜的辦公室,一進門,便被室內琳瑯滿目的礦物和巖石標本吸引。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……這些形態各異、色彩斑斕的標本,描繪著地球億萬年的滄桑變遷,也見證了朱建喜在礦物學領域深耕多年的執著。
打破稀土困局 領航電驅技術
稀土被譽為“工業維生素”,從手機到高鐵,從新能源、光伏到航空航天、國防軍工,其應用無處不在。中國稀土產量占全球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源,具有極高的經濟和戰略價值。然而,傳統稀土開采技術存在污染重、效率低、周期長等問題。
隨著相關環保法律法規的出臺,我國2018年起停止了離子型稀土礦原地銨鹽法浸取開采的審批。新申請的礦山面臨無開采技術可用的困境,研發新技術迫在眉睫。在此背景下,朱建喜帶領團隊以“電驅開采技術”為突破口,展開了稀土開采的“突圍戰”。
技術突破的靈感源于10余年前的一次訪學。2010年,朱建喜在英國紐卡斯爾大學時,接觸到該??蒲袌F隊采用電滲法加速高含水土體排水固結的施工工藝。他想到,電流或許能夠驅動水和稀土金屬離子實現定向快速遷移?;貒?,他帶領團隊將黏土礦物表界面性質與土體電動化學行為跨界融合,開啟了將電場作用下離子遷移作為一種新型采礦技術手段的探索。
但從理論到實踐的跨越充滿挑戰。
為驗證技術可行性,2023年朱建喜持續深入廣東省梅州市平遠縣稀土礦山區開展實地攻關。他克服高溫、多雨以及礦體結構復雜等困難,用3個月時間啃下了電場通電方式、電壓梯度優化、智能供電等多塊“硬骨頭”,最終在僅200余平方米的實驗礦區內,成功試采出1.26噸稀土氧化物。
2023年1月,《自然-可持續》在線發表了朱建喜、中國科學院院士何宏平團隊的研究成果。他們研發的風化殼型稀土礦電驅開采技術成效顯著,稀土采收率大于95%、浸取劑用量減少80%、開采時間縮短70%、氨氮排放量降低95%。這項技術不僅經濟可行,更被國際同行譽為“改變游戲規則的技術”。
廣州地化所副研究員王高鋒作為朱建喜團隊的核心成員,見證了這一技術的誕生。他表示,這是世界上首次利用電驅技術進行風化殼型稀土的原地開采,新技術為我國稀土供給提供了重要技術支撐。
“提出電驅開礦這一方法,是我學術生涯中最自豪的成果之一?!闭劦竭@項技術,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機制與行星礦物學研究,致力于稀土綠色電驅開采技術的研發和推廣。早年,他“基本逮著啥做啥”,走常規大路,缺乏原創性。但四十不惑后,隨著知識儲備和人生閱歷的增長,他開始想做一些“大事”。
2021年7月12日,朱建喜作為科學家代表之一,接收了廣州地化所獲批的3件“嫦娥五號”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想,是解開月球奧秘的關鍵。
“經過充分研究,我們在月壤中發現了三價鐵,這改變了大家‘月球上不可能存在氧化反應產生三價鐵’的固有認知。經過科學推理,我們認為太陽風和隕石撞擊可能是月球產生三價鐵的原因。”朱建喜說,這一發現讓行星科學界重新審視礦物在行星演化中的角色。相關研究成果發表于《自然-天文學》。
對于“早期地球的初始氧氣從何而來”這個困擾科學界多年的謎題,何宏平與朱建喜等科學家給出了新答案。他們采用多種尖端科研分析儀器對石英-水界面反應過程及機理開展了深入研究,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過程。正是這種地殼巖石圈普遍而廣泛發生的機械化學反應,在冥古宙動蕩的地質環境中孕育出生命起源所必需的最初活性氧。
此外,朱建喜團隊還深入剖析了礦物-水界面反應產生活性氧的物理化學機制,揭示了早期地球氧氣產生的礦物成因。這一發現破解了生命起源與地球宜居性演變的關鍵難題,為地球科學領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。
在礦物學領域深耕二十余載的朱建喜,帶領科研團隊發表論文300余篇,獲國家發明專利授權45項,主導發現氧鉛燒綠石(鈮礦物)和王焰鈀礦(鈀礦物)這兩個與關鍵金屬相關的新礦物。在研究所和重點實驗室支持下,他帶領團隊在研究所建立了包括微觀結構分析、礦物譜學分析以及礦物物性分析等國際先進的礦物學分析測試平臺,為礦物學領域發展作出重要貢獻。
“朱老師是個‘夜貓子’型科學家,他經常工作到凌晨一兩點,辦公室的燈總是最后一個關?!睆V州地化所副研究員陳情澤說。朱建喜身體力行,讓年輕科研人員懂得:所謂天賦,不過是把別人刷手機的時間用來思考和工作。
朱建喜培養了22名博士和碩士研究生。最讓他開心的,是和學生們一同探討學術課題。他要求學生有團隊精神和協作精神,要學會團隊協同作戰。
“科研工作同樣需要分清輕重緩急。如今,我們團隊有了一定的實力,是時候攻克那些國家亟待解決的難題了?!敝旖ㄏ舱f,“這些緊急且重要的任務,無疑充滿了挑戰,但身為科研工作者,我們肩負著不可推卸的責任。我們必須心懷家國,為國家排憂解難,如此方能不辜負國家的悉心栽培?!?/p>
在何宏平眼中,朱建喜是“組里的大管家”,“對任何事情都盡心盡力、盡職盡責,要么不做,要做就做好。他醉心科研,對科研以外的事情不爭不搶,他這種處事不爭的態度,值得每個人學習”。
談及未來的科研規劃,朱建喜對記者表示,一方面,他將繼續深耕礦物學領域,致力于推動該學科更好地服務國家建設與發展;另一方面,他將緊跟國家深空戰略的步伐,將科研視野拓展至行星、太陽系乃至整個浩瀚無垠的宇宙。
(原載于《中國科學報》?2025-05-20?第1版?要聞)
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