中國粉體網(wǎng)訊 由中國粉體網(wǎng)主辦的“2025國際硅材料產(chǎn)業(yè)展覽會”于4月23-25日在南京國際博覽中心成功舉辦。展會期間,，我們邀請到武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院院長包申旭教授做客“對話”欄目,，暢談高純石英制備技術(shù)的發(fā)展趨勢,。
中國粉體網(wǎng)：包教授,，您20多年前就開始研究高純石英,，后來轉(zhuǎn)向冶金、固廢綜合利用等方向,，回顧您的科研歷程,，您是基于什么做出了科研方向的選擇？
包申旭教授：20多年前上大學(xué)時,，我選擇的是礦物加工工程這個專業(yè),，一開始其實是出于一種樸素的想法——希望能更好開發(fā)利用我國的礦產(chǎn)資源,。那時候，我國在高純石英這個關(guān)鍵材料領(lǐng)域受制于人,，尤其是在半導(dǎo)體,、光伏這些國家重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)中，高端石英材料完全依賴進(jìn)口,，核心技術(shù)也被國外壟斷,。這讓我下定決心,，要攻克高純石英提純技術(shù),，為解決“卡脖子”問題盡點綿薄之力。
隨著研究的不斷深入,，我逐漸意識到,，當(dāng)前很多重大科技突破，已經(jīng)越來越依賴多學(xué)科交叉和系統(tǒng)集成創(chuàng)新,。特別是在冶金領(lǐng)域,，我看到資源利用效率低、能耗高,、固廢處理滯后等問題依然存在,，而這些恰恰與國家“雙碳”戰(zhàn)略和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向有明顯的矛盾。經(jīng)過系統(tǒng)分析和思考,，我決定將研究方向從高純石英進(jìn)一步拓展到濕法冶金與固廢處置與利用,。
這個轉(zhuǎn)向并不是割裂的，而是我們有意識地構(gòu)建起了一個從基礎(chǔ)研究到共性技術(shù),、再到工程應(yīng)用的協(xié)同創(chuàng)新體系,。這樣做帶來的好處很明顯，比如我們在做石英提純研究時發(fā)展起來的對微觀雜質(zhì)的精準(zhǔn)控制方法,，現(xiàn)在也能用來幫助冶金過程中提升反應(yīng)效率,；而冶金過程中的實際工程問題，反過來也給我們材料提純提供了新的思路,。這種跨領(lǐng)域的融合,，不但拓寬了科研的邊界，也讓原來一些看似分散的研究串聯(lián)了起來,。
現(xiàn)在我們團(tuán)隊圍繞“資源開發(fā)—冶金強(qiáng)化—固廢利用”這條主線,，已經(jīng)初步建立了一套比較完整的技術(shù)體系，也在石英提純,、冶金渣資源化等方向取得了一些階段性的成果,。我們希望這些研究成果，既能助力傳統(tǒng)行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型,，也能服務(wù)國家在關(guān)鍵材料上的戰(zhàn)略安全,。接下來,，我還是會繼續(xù)圍繞資源循環(huán)和綠色高效利用這條主線，做深做實,，推動一些成果真正落地應(yīng)用,，發(fā)揮更大的價值。
中國粉體網(wǎng)：從基礎(chǔ)理論的角度,，要想研究透高純石英,，您認(rèn)為重點需要哪些學(xué)科的專業(yè)知識？
包申旭教授：要真正研究透高純石英,，其實遠(yuǎn)不只是“把石英純度提上去”這么簡單,。高純石英對雜質(zhì)含量的要求非常嚴(yán)苛，像鐵,、鈦,、鎂這些金屬雜質(zhì)，哪怕只有幾個ppm都會影響后續(xù)應(yīng)用,，所以整個過程對基礎(chǔ)理論和技術(shù)手段的要求都非常高,。
從學(xué)科角度來看，首先要掌握的是礦物加工與材料學(xué)方面的知識,。我們需要弄清楚石英中各種雜質(zhì)的賦存形態(tài),，是在晶體表面，還是夾雜在晶界甚至晶格里,，這些都會影響后續(xù)處理工藝的設(shè)計,。其次是物理化學(xué)，特別是固體界面反應(yīng)和擴(kuò)散過程的理解,。很多時候,，雜質(zhì)并不是簡單地用酸洗就能去掉的，需要依靠特定的反應(yīng)條件甚至外場手段（比如超聲,、微波）來激發(fā)晶界或晶格內(nèi)的雜質(zhì)遷移和分離,，這就需要對微觀反應(yīng)機(jī)制有比較深的理解。第三塊我認(rèn)為很關(guān)鍵的是分析測試技術(shù),。高純石英對雜質(zhì)含量的要求極高,，所以你必須具備超痕量檢測的能力，才能知道提純有沒有效果,、雜質(zhì)到底是什么種類,，才能真正驗證提純效果、指導(dǎo)后續(xù)優(yōu)化,。
所以總體來說,，高純石英的研究是一個典型的多學(xué)科交叉過程，既需要扎實的理論基礎(chǔ),，也需要對微觀機(jī)制有深入的理解,。這也是它為什么這么難,、但又這么值得投入的原因。
中國粉體網(wǎng)：為促進(jìn)高純石英產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,，您認(rèn)為學(xué)術(shù)界和企業(yè)界,，分別應(yīng)該擔(dān)當(dāng)怎樣的角色？
包申旭教授：高純石英作為戰(zhàn)略性基礎(chǔ)材料,，產(chǎn)業(yè)發(fā)展絕不是靠某一方“單打獨斗”能完成的,，它需要學(xué)術(shù)界和企業(yè)界各自發(fā)揮優(yōu)勢、形成合力,。
學(xué)術(shù)界的首要任務(wù)是打牢基礎(chǔ),。這個材料的“卡脖子”問題，本質(zhì)上是底層理論,、核心技術(shù)長期受制于人,。高校和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)聚焦一些關(guān)鍵科學(xué)問題,，比如雜質(zhì)賦存的微觀機(jī)制,、雜質(zhì)的遷移過程，以及新型提純方法的創(chuàng)新,。這些基礎(chǔ)研究看似“慢功夫”,，但是能決定我們是否可以真正發(fā)展出自己的技術(shù)路線。
企業(yè)界則要更主動承擔(dān)起技術(shù)落地與工程化的責(zé)任,。一方面,，要加大對原創(chuàng)技術(shù)的轉(zhuǎn)化投入，把實驗室成果變成真正可控,、可復(fù)制,、可推廣的產(chǎn)業(yè)化工藝；另一方面,，也要與科研團(tuán)隊深度合作,，反哺前沿研究，把一線生產(chǎn)中遇到的難題“反饋”上來,，共同解決技術(shù)瓶頸,。
我一直覺得，真正健康的產(chǎn)業(yè)生態(tài),，應(yīng)該是“高校搞清楚為什么做,，企業(yè)負(fù)責(zé)怎么做”，科研和應(yīng)用之間的界限不是壁壘,，而是橋梁,。只有科研與產(chǎn)業(yè)深度融合，才能讓高純石英這樣的戰(zhàn)略材料實現(xiàn)真正的自主可控,、可持續(xù)發(fā)展,。
中國粉體網(wǎng)：國內(nèi)高純石英高端產(chǎn)品被國外卡脖子,，有人說是我們“技不如人”，也有人說是“礦不如人”,，您怎樣看制約我國高純石英產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸因素,？
包申旭教授：我覺得，不能簡單說是“技不如人”或者“礦不如人”,，其實是多個因素交織的結(jié)果,。從資源來看，國外像美國的斯普魯斯派恩礦確實條件非常優(yōu)越,，雜質(zhì)少,、類型單一，這是天然優(yōu)勢,。而我們國內(nèi)的石英資源,，雜質(zhì)含量高、種類復(fù)雜,，確實增加了提純難度,。但這并不意味著我們“礦不如人”，關(guān)鍵是有沒有能力用技術(shù)去“補(bǔ)短板”,。
再說技術(shù),，我們在高純石英領(lǐng)域起步確實晚，過去關(guān)鍵工藝和裝備依賴進(jìn)口,。但這些年科研和企業(yè)端都在加快突破,，像晶界調(diào)控、超聲強(qiáng)化等新技術(shù)不斷涌現(xiàn),，
可以說我們已經(jīng)在“補(bǔ)課”,，并開始從“跟跑”轉(zhuǎn)向“并跑”甚至“領(lǐng)跑”。
在我看來,，真正的瓶頸是缺乏系統(tǒng)的協(xié)同機(jī)制,。比如資源開發(fā)、工藝研發(fā),、檢測標(biāo)準(zhǔn),、終端應(yīng)用之間還沒有打通，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不夠,。這才是導(dǎo)致我們還沒形成穩(wěn)定,、高質(zhì)量產(chǎn)能的核心問題。打破“卡脖子”,，關(guān)鍵不在某一個點,，而是要構(gòu)建從原理研究到工程應(yīng)用的完整鏈條，實現(xiàn)從“能做”到“做好”的轉(zhuǎn)變,。
中國粉體網(wǎng)：關(guān)于高純石英制備技術(shù)的發(fā)展趨勢,，我們在一些學(xué)術(shù)文獻(xiàn)當(dāng)中也能有所了解,，您對趨勢的預(yù)判是基于理論研究或是現(xiàn)實觀察還是其他,？在這些趨勢中,，對您觸動最大的方面是什么,？
包申旭教授：我對高純石英制備技術(shù)發(fā)展趨勢的判斷，最核心的還是來源于長期的理論研究積累,。我們在研究晶界雜質(zhì)的賦存方式,、反應(yīng)行為這些基礎(chǔ)問題時，其實已經(jīng)能看出一些關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展方向,。當(dāng)然,，除了理論基礎(chǔ)，我也會結(jié)合參與的科研項目,，以及對企業(yè)工藝,、政策導(dǎo)向和市場需求的觀察，綜合來判斷哪些技術(shù)路徑更值得投入,�,？梢哉f,，是“理論+實踐+市場”三個維度共同構(gòu)成了我對趨勢的認(rèn)知,。
其中讓我印象最深的，是越來越多冶金,、化學(xué)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，正在被有效地引入到高純石英的研究和開發(fā)中,。這種跨學(xué)科的融合趨勢越來越明顯,，也越來越重要,。它體現(xiàn)出當(dāng)前科技創(chuàng)新的復(fù)雜性和系統(tǒng)性，很多技術(shù)突破都不再局限在原有領(lǐng)域里完成,，而是需要多學(xué)科協(xié)同,，優(yōu)勢互補(bǔ)。對我們科研人員來說,，這不僅是挑戰(zhàn)，也是一種推動力,，讓我們不斷去拓展知識邊界,，尋找更高效,、更綠色的解決方案。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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