
中国科学家成功研发了一项太阳能驱动的新技术,能够从海水中同步提取淡水和战略元素硼。这项突破有望缓解中国在硼资源上严重依赖进口的局面。硼作为一种轻质元素,是高超音速武器燃料和高性能磁体的关键材料。
根据《科学通报》发表并由《南华早报》于12月7日报道的研究,西北农林科技大学的研究人员开发出一种复合凝胶材料。该材料利用太阳能进行海水淡化,同时高效吸附海水中的硼。此项技术可能帮助中国减少对土耳其和美国的依赖,这两个国家目前供应了全球大部分的硼矿产。
这种名为MMS的凝胶,将具有高光热转换效率的纳米材料MXene、作为硼吸附剂的氧化镁,共同嵌入海藻酸钠基质中。在实验室测试中,该材料在太阳光照射下,实现了每小时每平方米2.14公斤的蒸发速率,并在9小时内每平方米捕获了225.52毫克的硼。
硼在中国先进高超音速武器所用的超燃冲压发动机中扮演着至关重要的角色,它在接触氧气时会产生剧烈燃烧。同时,该元素也是制造钕铁硼稀土永磁体的必需品,这种磁体广泛应用于电动汽车电机、风力发电机以及诸多工业和军事领域。
中国是全球最大的硼消费国,但并非主要生产国。美国地质调查局近期已将硼列入其2025年关键矿物清单,理由是生产高度集中带来的供应风险。土耳其国有公司Eti Maden控制了全球约65%的供应,而力拓集团旗下的美国硼砂公司则占据了约20%的份额。
在香港进行的户外实地试验中,该技术每平方米产出了5.20公斤淡水,同时每平方米回收了122.45毫克硼,并且在冷凝水中未检测到硼。该凝胶材料在重复使用七个周期后,性能依然保持稳定。
陕西省经济植物资源开发利用重点实验室的范志敏研究员指出,关于成本和可扩展性的讨论对于大规模应用仍然至关重要。研究人员强调,在受控实验中,回收的硼提高了农业生产力,使种子发芽率提升了13%,生物量增加了约三倍。
传统的反渗透海水淡化技术无法去除硼,长期饮用甚至可能导致硼浓度累积至危害人体健康的水平。这项新技术在应对这一挑战的同时,为在全球关键矿物竞争日益激烈的背景下,提供了一个潜在的国内硼资源获取途径。
