苏锵:我与稀土始于一场偶遇

稀土是17个元素的总称(镧、钸、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱,镥、钇、钪),素有“工业维生素”的美称。小到手机、照相机,大到精确制导导弹、火箭卫星的制造都离不开稀土。稀土是极其重要的战略资源,中国不仅仅是占全球稀土产量超70%的开采大国,更是全球稀土最大的加工厂,全球稀土用量的95%由中国提供。

我国虽是稀土大国,从前却是研发“弱国”。经过老一辈科学家几十年的艰苦努力,我国建立了完整的稀土资源利用产业链,采掘、冶炼、分离提纯技术处于世界领先地位。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

苏锵


苏锵,我国稀土科学创新发展的重要开拓者和奠基者之一,中国科学院院士。回望他六十余载筚路蓝缕的科研之路,也是与新中国的艰难曲折同呼吸、共命运的成长之路。

穷且益坚,不坠青云之志

1931年,苏锵出生在广州一个普通家庭。随着抗日战争全面爆发,日寇疯狂轰炸广州,苏锵随家人从广州逃到澳门,一路颠沛流离,最后辗转落脚湛江。

苏锵的启蒙教育多半归功于他的母亲,战乱中她扶老携幼四处逃亡,但她时刻不放松对孩子们的教育,每日督促苏锵背诵古文,支持他阅读各类书籍。1937年8月起,日寇轰炸广州,随后广东多地纷纷沦陷,学校上课时甚至要时刻提防美、日等方飞机的轰炸,即使在屋顶写上巨大的“SCHOOL”,也不能让学校幸免,躲在桌子下的苏锵曾亲眼看到一位同学被炸得血肉模糊。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

家庭合影(第三排苏桂瀛,第二排左起苏锵、苏珍、黄少姗、苏森,第一排苏鎏)


当时湛江是法国的殖民地,后来又被日本占领,这期间苏锵目睹了到处奸淫掠杀的侵略者、带着铁链干活的清洁工人、家破人亡的普通百姓……

“我出生在动荡的年代,童年的苦难让我难以忘怀,落后就要挨打,这些经历一直激励着我的学习科研之路,我想通过自己的努力改变国家的命运。”

1948年,苏锵考入中山大学,在大学时期先后见证了新中国成立、广东解放,随着时代的洪流奔涌向前,苏锵从中山大学转到北京大学化工系,之后又随院系调整并入清华大学。1952年,苏锵毕业于清华大学。

萍水相逢,结下不解之缘

虽然辗转三所大学,但苏锵的专业始终都是石油化工。毕业之前,他一直计划利用自己的专业知识去玉门做石油勘探。然而时代的浪潮改变了苏锵科研事业的航向。毕业后他响应祖国号召振兴东北工业,根据分配来到了中国科学院长春应用化学所,开启了与稀土一生的缘分。

“我与稀土始于一场偶遇,因为稀土的神秘,让我不知不觉沉迷其中。”

刚到研究所报到,苏锵就接到了一项艰巨的任务:分离出独居石(稀土金属矿的主要矿物之一)中的钍,用作合成石油的催化剂。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

1953年苏锵(第二排左三)与稀土小组其他成员在长春应用化学研究所合影


1952年的10月,黑龙江黑河的气温已经到了零下30℃,刚到研究所不久的苏锵背起背包与同事一起踏上了寻找独居石的旅程。有时车内没有位置,他就自己坐在车顶上,一路颠簸抵达。

冒着严寒的考验与放射性的危害,苏锵与课题组一起攻坚克难,从采集的矿石中成功提取出了足量可用的硝酸钍。

为尽快将钍的分离技术应用于生产,苏锵与同事们前往锦州石油六厂,与工人们同吃同住开展工作。由于仪器简陋、缺少经验与安全意识,研究员们不仅没有防护措施,甚至需要自己用吸管吸取矿物,常常出现吸进嘴里的情况。长久下来,苏锵的身体受到放射性物质影响,白细胞甚至一度低到3000/ml以下。

生活条件艰苦、技术设备落后并不能磨灭年轻的研究员们工作的热情,经过九个月的连续奋战,苏锵和同事们完成了分离钍的生产流程,还帮助锦州石油六厂培养了一批技术人员。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

科学院应化所锦州团小组合影(左边为苏锵,中间为唐定骧,右边为姚克敏)


1958年,苏锵研究并综合了分级沉淀、分级结晶、氧化还原等分离方法,获得了15种元素的单一纯稀土;他还提出了分离稀土的流程,成功将铈的湿法空气氧化法运用于工业;攻克了利用钇的位置变化来分离钇的萃取难题,为提升生产效率、改善工人生产环境作出了极大贡献。

60年代起,国际上关于稀土的磁学性质研究逐步应用于军事、航天、医疗甚至生活电器等领域,但当时我国的稀土研究远远落后于其他国家,为了根本改变这种状况,充分利用国家丰富的稀土资源,发展具有本土特色的新型材料和理论,苏锵决定开展对稀土化合物光、磁、电学性质的研究。

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1980年苏锵右二)随中科院稀土代表团出访宾州大学


1983年,为了精准测量出材料的核心参数,应化所从日本购买MB-2型磁天平。1986年,以苏锵为负责人的研究小组申请到了国家自然科学基金资助。因为磁天平怕震动,仪器放在地下室,且对地基做了缓冲隔离,在这间“地下实验室”,苏锵一呆就是十年。

在这期间,苏锵组织开展关于稀土固体化学和变价稀土化学的基础研究,并积极参与稀土激光、磁性和发光材料的研制、应用和推广工作。他提出采用可在空气下安全制备含二价铕、钐等低价稀土材料的离子不等价取代的新方法,研制出新型掺稀土的长余辉材料和测量高能射线的固体剂量材料;提出三价和四价镧系离子的光学电负性的计算方法。该研究成果在公共照明、农业增产、远距离测温、医学成像等领域均有广泛应用。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

苏锵与X射线激发光源

21世纪以来,苏锵致力于新型稀土光电材料的探索,在发展环境友好半导体光源、平板显示、高能射线探测和上转换等领域的稀土发光材料方面均取得重要进展。

稀土、石油、半导体被称为“全球三大重要战略资源”,苏锵认为:“稀土是绿色照明产业的基础材料。中国是稀土资源大国,有资源优势,照明工业是劳动密集型产业,适合国情,如果将这两项优势结合起来,稀土发光材料注定有广阔的前景。”

老当益壮,宁移白首之心

苏锵曾说他这一辈子谈了两次恋爱,一次是从事稀土工作,从此钟情一辈子;一次是遇见妻子任玉芳,从此厮守一生。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

苏锵与妻子任玉芳在广东江门旅游合影


1955年6月,25岁的苏锵与和他同期分配到应化所的同事任玉芳结为夫妇,苏锵把与任玉芳的恋爱定义为“人生的第一场恋爱”,朋友们评价他们在研究方面各有千秋,是事业上、科学上、学习上有共同追求的伴侣。

自20多岁与稀土结缘,苏锵带着对稀土科研事业的热爱一步一个脚印,从稀土的分离提纯到发光研究再到产业化应用,在这片“希望之土”上一耕耘就是半个多世纪,取得的成绩数不胜数,先后在国内外刊物发表论文450余篇,荣获全国科学大会奖(集体奖),国家自然科学奖二等奖等重要奖项,1995年当选中科院院士,2010年被中国科学技术协会授予“全国优秀科技工作者”称号。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

苏锵(左一)广州中山大学实验室做热分析试验的照片


1999年,已年近七十的苏锵选择回到中山大学任教,既是出于对故土的无私回馈,也是希望在广东这个充满潜力的舞台继续稀土与发光材料的研究。

“广东的稀土矿藏非常丰富,粤北的南岭地区还有一种离子吸附型的重稀土带,条件得天独厚。我要把广东的资源优势变为科技优势、经济优势。”

利用我国丰富而廉价的稀土原料,苏锵及其团队先后成功研制出能发出绿光、蓝光、紫光、红光的长余辉材料。

长余辉现象俗称为夜光现象。长余辉发光材料能够储存外界光辐照的能量,再慢慢把存储的能量在室温下以可见光的形式释放,起到在黑暗环境中照明的作用,在夜光表、应急照明、安全出口的标志、计算机上荧光屏和飞机上的仪表盘都有应用。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

苏锵做吸收和反射光谱实验


苏锵的研究小组在该领域投入不少精力,经过数年的实验,他们成功开发出提升LED照明性能的多项关键技术,突破国外的专利限制,并实现量产。让材料发光时间更长,发光亮度和耐光性更强,黑暗中肉眼可见达数十小时以上,这使我国稀土的荧光材料合成技术接近世界先进水平。

年逾耄耋之时苏锵仍坚持每周去办公室两次,处理科研、教学事务。2014年,苏锵编著并出版了一部有关稀土的科普读物——《稀土元素——您身边的大家族》。在书中,他将稀土描述为“给人类带来光明的‘希望之土’”。

苏锵对下一代寄予希望:“虽然我做了60多年的稀土研究,但仍远远不够。稀土的17个元素就像是我的老朋友,它们都很有个性和特点,个个神通广大,有很多不为人知的应用前景。对于推广稀土的价值,我们要做的事情还有很多。”

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

苏锵在广东云浮的硫化铁矿区的留影


“一个人的一生应该是这样度过的:当他回首往事的时候,他不会因为虚度年华而悔恨,也不会因为碌碌无为而羞耻;这样,在临死的时候,他就能够说,我的整个生命和全部精力,都已经献给世界上最壮丽的事业——为人类的解放而斗争。”

保尔·柯察金精神,一直是苏锵在科研道路上坚持不懈奋斗进取的榜样与动力。回望稀土科学研究与发展史,苏锵与他的科研成就必定是其中闪耀夺目的一章,他的一生,都已经毫无保留地献给了壮丽的稀土事业。

苏锵:我与稀土始于一场偶遇

苏锵在包头白云鄂博的稀土矿区留影


在时代的洪流中打磨自己,与新生的共和国共同成长,科技强国之路上,还有无数像苏锵一样的科学家们,他们既是中国巨变的亲历者,也是中国科学发展的参与者,他们用智慧和心血坚定践行着科研报国的信念。


采集工程项目办公室/中国科协创新战略研究院


参考文献:

1、《稀土情怀总是诗——苏锵传记》,老科学家学术成长资料采集工程

2、《苏锵小组口述访谈资料》,老科学家学术成长资料采集工程

3、《苏锵:无悔的攀登闪光的人生》,稀土信息

4、《苏锵:湛江热土孕育的中科院院士》,湛江晚报

5、《科学院院士苏锵:稀土就像一个巨大的发光宝库》,广州日报

6、《稀土之恋——记我国稀土科学家苏锵院士》,科学中国人

7、《著名无机化学家我国稀土科学先驱之一中山大学教授、博导中国科学院院士——苏锵》,功能材料信息

8、本文图片来源于老科学家学术成长资料采集工程


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