張洪杰，無機化學(xué)家，中國科學(xué)院院士，清華大學(xué)化學(xué)系教授，中科院長春應(yīng)化所研究員，中國稀土行業(yè)協(xié)會會長，博士生導(dǎo)師。1953年9月生，吉林榆樹人。1978年畢業(yè)于北京大學(xué)化學(xué)系，同年分配到中科院長春應(yīng)化所工作，1985年在研究所獲理學(xué)碩士學(xué)位。1993年在法國波爾多第一大學(xué)獲固體化學(xué)、材料科學(xué)博士學(xué)位后回長春應(yīng)化所工作，1994年被聘為研究員。
張院士長期致力于稀土功能材料的研究，以材料的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系為研究重點，著重解決影響學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題，發(fā)展了系列材料制備的新方法和技術(shù)。他將基礎(chǔ)、高技術(shù)及應(yīng)用研究有機結(jié)合，研制出的稀土新材料已成功應(yīng)用于稀土交流LED照明、智慧農(nóng)業(yè)稀土補光燈、稀土護(hù)眼燈、稀土環(huán)保著色劑、航天航空高超風(fēng)洞測溫稀土熒光粉、稀土鎂合金汽車零部件、國防軍工兵器等領(lǐng)域，滿足了國家的戰(zhàn)略需求。
１．您長期致力于稀土功能材料的研究，為什么會選擇稀土作為您的研究方向呢？
張洪杰：
稀土是我國重要的戰(zhàn)略資源，我國稀土資源豐富、稀土元素品類齊全，從事稀土研究有著得天獨厚的優(yōu)勢。以包頭為例，包頭的稀土儲量約占全國的80%，而且以輕稀土為主，目前經(jīng)過勘探發(fā)現(xiàn)重稀土含量也不低，這對稀土研究是非常有利的。稀土具有非常廣闊的應(yīng)用前景，選擇研究稀土，還能夠發(fā)表一些國際前沿?zé)狳c的論文。
我的老師蘇鏘先生，1952年大學(xué)畢業(yè)以后就來到中科院長春應(yīng)化所從事稀土分離研究，1972年，蘇先生開始從事稀土發(fā)光材料研究。1982年我考取了蘇鏘先生的研究生，在蘇先生言傳身教和精心地培育下，我決定選擇從事稀土研究。
?。玻J(rèn)為我國稀土材料的研發(fā)當(dāng)前在國際上處于什么水平？
張洪杰：
一開始大家稱稀土為“工業(yè)維生素”，但我認(rèn)為不合適，將其稱為“工業(yè)黃金”或“材料之母”更為合適。因為維生素是可有可無的，但稀土并非“可有可無”，所以我把它重新定義了一下，叫成“工業(yè)黃金”或“材料之母”。當(dāng)然不一定所有人都贊成我這個講法，但至少我認(rèn)為“工業(yè)維生素”不是那么全面。
全球?qū)ο⊥炼际株P(guān)注。國際上，美國、日本、德國、法國、荷蘭、意大利等一些國家對稀土非常重視，他們每年都有相應(yīng)的專項。因為他們研究的時間比較早、比較長、投入力度大，在一些高新技術(shù)材料領(lǐng)域擁有世界一流的應(yīng)用技術(shù)。
經(jīng)過幾十年的努力，我們在稀土的采、選、冶方面做得非常好，稀土分離、稀土產(chǎn)品出口等幾個方面都處于全球第一。但是我國擁有的自主知識產(chǎn)權(quán)不多，在稀土功能材料、結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，中國跟國外確實還有一定差距。因此我們必須持續(xù)努力，要高起點地從事稀土材料，特別是可以用于國家國防安全、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面，有自主知識產(chǎn)權(quán)的新材料等研究。
３．在當(dāng)前復(fù)雜多變的國際形勢下，稀土研發(fā)是否更為迫切？稀土的戰(zhàn)略價值是否更為突顯？
張洪杰：
從目前整個國際形勢來看，在百年未有之大變局下，稀土自然顯得尤為重要。美國、日本、法國、德國等國家已經(jīng)把稀土材料用在了國防軍工上。例如用在激光、探潛、導(dǎo)彈、測距、導(dǎo)航等非常重要的領(lǐng)域。據(jù)悉一艘核潛艇大概用4.78噸稀土材料、一架F35戰(zhàn)斗機會用到0.22噸稀土材料，所以說稀土在國防軍工、國防安全方面占據(jù)重要的戰(zhàn)略位置。
稀土材料在國民經(jīng)濟(jì)方面也有非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計，大概有四十幾個領(lǐng)域都會用到稀土材料，稀土新材料在國民經(jīng)濟(jì)上發(fā)揮的作用非常大：稀土催化材料主要用于汽車尾氣凈化和大工業(yè)的化工催化；稀土永磁材料廣泛用于伺服電機、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。還有稀土儲氫材料、稀土拋光材料、稀土合金材料，包括稀土鋼、稀土鋁合金、稀土鎂合金等等，這些功能材料、結(jié)構(gòu)材料用量非常大。對國民經(jīng)濟(jì)來說，稀土不僅可以改造傳統(tǒng)工業(yè)，而且在新興的高技術(shù)領(lǐng)域作用顯著，所以一定要把我國稀土材料做好。
?。矗锌圃洪L春應(yīng)化所與包頭有著密切地合作關(guān)系，在稀土功能材料的研究和應(yīng)用方面成果豐碩，請您為我們介紹一下。
張洪杰：
中科院長春應(yīng)化所與包頭的關(guān)系非常緊密。在開始包頭稀土分離的初期，長春應(yīng)化所就積極參與了。當(dāng)時包頭稀土研究院的前身為包頭冶金研究所，成立初期有一部分科研工作者來到長春應(yīng)化所學(xué)習(xí)稀土方面的基礎(chǔ)研究、分離、應(yīng)用等內(nèi)容。兩個單位合作特別好，有了深厚的友誼。中科院長春應(yīng)化所在包頭共有4項標(biāo)志性轉(zhuǎn)化成果。
當(dāng)時有個國家項目，中國科學(xué)院和冶金部組織了11個單位參加，長春應(yīng)化所是牽頭單位，包括包頭稀土研究院、上海有機所等。我們主要做的項目是從包頭礦萃取釷，就是把釷和稀土分離。
20世紀(jì)60年代中期，開始用P204分離包頭礦中的鈰（Ce）、釷（Th）。在包頭完成了從包頭礦中萃取分離Ce、Th的串級模擬試驗，這是我國首次在包頭白云鄂博稀土礦推廣P204分離稀土的研究。研究發(fā)現(xiàn)，從負(fù)載釷的P204中用礦物酸難反萃釷，限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代末，上海有機所合成了仲碳伯胺N1923，為分離釷奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。70代伊始，我們開展了用N1923從包頭礦硫酸培燒水浸液中分離釷和提取稀土的研究。結(jié)果表明，N1923是從硫酸溶液中萃取分離釷的特效萃取劑，成為冶金部和中科院的重大攻關(guān)項目。1979年，由長春應(yīng)化所負(fù)責(zé)，11個單位參加的伯胺萃取釷會戰(zhàn)組，在北京通縣進(jìn)行了千噸級N1923分離釷工業(yè)試驗，取得了預(yù)期結(jié)果，為N1923的工業(yè)應(yīng)用提供了工程參數(shù)。這一成果用于從獨居石中分離釷的冶金工業(yè)。伯胺萃取分離釷和提取稀土獲2項中科院科技成果一等獎。
為了實現(xiàn)包頭稀土資源的清潔冶金生產(chǎn)，于21世紀(jì)初發(fā)明了“一種從硫磷混酸體系中萃取分離釷和提取氯化稀土的工藝” ( ZL 02123913.4) , 2003年聯(lián)合兄弟單位的發(fā)明專利“酸法分解包頭稀土礦新工藝”，在包頭完成了年處理2400噸包頭稀土礦清潔流程的國家產(chǎn)業(yè)化示范工程，解決了放射性釷及氟的回收利用和環(huán)境污染問題。
當(dāng)時，國家發(fā)展計劃委員會文件《計產(chǎn)業(yè)［2002］235號》批復(fù)如下：為調(diào)整包頭地區(qū)的稀土工業(yè)結(jié)構(gòu)，改善環(huán)境，提高釷的回收率和綜合利用，原則同意包頭稀土高科技股份有限公司建設(shè)該項目。伯胺分離釷流程還可用于各類稀土礦冶煉過程中的含釷放射廢渣的處理。通過了由中科院主持的專家鑒定，萃取分離釷專利獲國家專利優(yōu)秀獎。
第二個標(biāo)志性項目是洪廣言研究員于2006～2007年在包頭轉(zhuǎn)讓了稀土長余輝材料。轉(zhuǎn)讓以后，也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
第三個項目是我們團(tuán)隊的智慧農(nóng)業(yè)用的植物補光燈。包括蔬菜、水果、瓜果類的補光燈，這些補光燈的效果非常好。用在黃瓜上，補光后增產(chǎn)25%到30%，用在西紅柿上效果更明顯，產(chǎn)量增產(chǎn)在30%以上。智慧農(nóng)業(yè)用稀土補光燈將來的應(yīng)用范圍是比較廣的。在稀土硫化物及稀土光源院士工作站的支持下，研究稀土補光燈的“中國科學(xué)院包頭稀土研發(fā)中心稀土農(nóng)用光源女職工創(chuàng)新工作室”榮獲2021年全國“五一巾幗標(biāo)兵崗”榮譽稱號。
另外一個非常成功的項目是稀土著色劑。經(jīng)過十多年的潛心研究，團(tuán)隊開發(fā)了溫和條件下制備稀土硫化物著色劑新方法，不使用硫化氫等有毒原料，連續(xù)化生產(chǎn)，操作簡單，產(chǎn)量高，安全可靠，獲得發(fā)明專利3項。以此為依托，在包頭稀土研發(fā)中心的組織下開展了10噸級中試放大實驗，并于2016年11月3日下線第一批產(chǎn)品。研發(fā)出鈰紅、鐠綠、釹綠、鑭黃、釤黃5個系列產(chǎn)品，開發(fā)出稀土印泥、色母粒、口紅、塑膠跑道等應(yīng)用產(chǎn)品。后來團(tuán)隊利用稀土著色劑在長春做了6所中學(xué)的塑膠跑道。
以上是簡單地介紹了我們在包頭做的幾個項目。
搞科研得需要有個“勁兒”，我經(jīng)常拿稀土著色劑項目跟青年科研人員講，搞科研就得有種持之以恒的精神。一個項目做16年，一般人可能早就扔掉了。但是我們并沒有扔掉，遇到問題就解決問題，最后才得以成功。也就是說基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究相輔相成，在把基礎(chǔ)研究做得很踏實的情況下，應(yīng)用一定會做好。
５．您對“稀土從科研成功走向產(chǎn)業(yè)化”的工作有哪些體會？
張洪杰：
對此有幾點體會：
一是原始創(chuàng)新或填補國內(nèi)空白的科研項目會遇到許多意想不到的困難。我的體會是貴在堅持，持之以恒，“有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)”，才能實現(xiàn)從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化的跨越。我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊從2001年開始從事稀土著色劑的研究，總共歷時16年。國際上傳統(tǒng)的制備方法使用有毒有害或易燃易爆氣體，生產(chǎn)過程能耗高、設(shè)備損耗大、產(chǎn)量低、成本高。我們團(tuán)隊首次提出原始創(chuàng)新的稀土著色劑合成新方法和技術(shù)，打通了連續(xù)化、規(guī)?；a(chǎn)工藝技術(shù)瓶頸，于2016年底在包頭建成了世界首條稀土著色劑連續(xù)化、規(guī)?；淼栏G生產(chǎn)線，成功地實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。如果中途遇到困難，我們就輕言放棄，那么國家亟須解決的技術(shù)瓶頸就無法突破，堅持到底才能勝利。
二是科研成果要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化必須有一個執(zhí)行力很強的科研團(tuán)隊，要保持著旺盛的精力，深入細(xì)致地做好基礎(chǔ)研究?；A(chǔ)研究做得越踏實，對應(yīng)用研究越有利。這樣才能解決產(chǎn)業(yè)化過程中遇到的科學(xué)和技術(shù)問題。要有報效祖國的使命感，要有默默奉獻(xiàn)的精神，才會“山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村”。
三是科研成果要想走出實驗室、落地產(chǎn)業(yè)，不僅要有很好的科研團(tuán)隊，而且要有具有戰(zhàn)略眼光的優(yōu)秀企業(yè)家團(tuán)隊，團(tuán)隊之間密切配合，產(chǎn)學(xué)研深度融合是成功的關(guān)鍵。
未來，我們團(tuán)隊計劃開展稀土與生物領(lǐng)域交叉基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，聚焦稀土發(fā)光材料在腦部重大疾病診療的應(yīng)用探索，推動輕質(zhì)高強稀土生物蛋白纖維材料的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用，發(fā)展形態(tài)和結(jié)構(gòu)可控的稀土基生物用粘合劑和皮膚修復(fù)材料；通過建立稀土微生物細(xì)胞工廠，開展對包頭尾礦中稀土元素分離，做到無毒、無害、環(huán)保、低成本和高效。
６．您對從事稀土研究工作的年輕科研人員有什么建議？
張洪杰：
的確，我始終對年輕人有著非常大的希望。年輕人至關(guān)重要，因為國內(nèi)國際上的競爭，實際就是人才的競爭。我們把年輕一代培養(yǎng)好了，他們能夠熱愛稀土事業(yè)，能夠靜下心來一輩子從事稀土研究工作，是非常重要的。我希望年輕人能夠踏踏實實地搞稀土研究，在做基礎(chǔ)研究的同時，要考慮到應(yīng)用，因為基礎(chǔ)和應(yīng)用實際上是相互聯(lián)系的。在做基礎(chǔ)研究時，如果能夠時刻想著應(yīng)用，我相信總會找到一個應(yīng)用的機會。另外，我也希望年輕人要認(rèn)識到，為什么我們在稀土上還沒有完全搞明白。我認(rèn)為主要是稀土的理論方面有些問題還沒有解決，也就是稀土的4f電子的運動規(guī)律非常重要，如果對它非常了解，至少可以從理論范圍進(jìn)行方向預(yù)測，從而有利于應(yīng)用。
現(xiàn)在研究材料還不是用理論作指導(dǎo)，基本上是“炒菜”。而按“炒菜”來做就浪費了很多資源，因此我希望將來有一部分年輕人能從事稀土理論研究。稀土理論研究是特別重要的研究，因為4f電子它是一個強關(guān)聯(lián)的研究?；A(chǔ)理論研究成功了，至少能夠大概預(yù)測能做出什么，在某個范圍內(nèi)那也非常好。實際上如果把稀土理論突破了，我認(rèn)為將可能是一個重大突破。
目前我們國家搞科研的條件、平臺、環(huán)境都非常好。所以年輕人要勵志，我相信接下來幾十年肯定會出好成果，這是毫無疑問的。
培養(yǎng)年輕人是我們老一輩科研人員應(yīng)該做的事，也是我們的責(zé)任?，F(xiàn)在年輕人素質(zhì)都非常高，他們都很聰明，做事情也很認(rèn)干，我覺得將來我們的稀土事業(yè)后繼有人！
轉(zhuǎn)自《中國稀土網(wǎng)》
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