鎂作為我國重要的戰(zhàn)略金屬，其純度直接決定了應用邊界與產業(yè)價值，在交通輕量化、高端制造、生物醫(yī)用等多個關鍵領域發(fā)揮著不可替代的作用。然而長期以來，高純鎂制備一直面臨“高成本、難規(guī)?；钡男袠I(yè)瓶頸，成為制約相關產業(yè)升級的關鍵痛點。近日，西安交通大學材料科學與工程學院單智偉教授團隊在國際高水平學術期刊《自然·材料》（Nature Materials）發(fā)表研究論文，在低成本高純鎂制備領域實現(xiàn)重大突破，其創(chuàng)新技術路徑不僅破解了這一長期困擾行業(yè)的難題，更將為多個相關領域發(fā)展注入新動力。

此次技術的創(chuàng)新突破，核心在于跳出了傳統(tǒng)高純鎂提純“高成本、難規(guī)模化”的固有思維，走了一條“從產業(yè)中來、到產業(yè)中去”的研發(fā)路徑。長期以來，全 球80%的原鎂依靠硅熱法生產，鋁雜質含量高、波動大一直是該工藝的“頑疾”，鋁含量在21ppm至845ppm之間大幅波動，跨越五個純度等級，既限制了鎂在高端領域的應用，也讓企業(yè)蒙受經濟損失，且業(yè)內一直認為這一問題無法根治。而單智偉教授團隊沒有盲目追求復雜的新技術，而是從工業(yè)生產細節(jié)入手，注意到單日生產中少數(shù)爐次能實現(xiàn)低鋁含量，進而聚焦還原罐內壁的結垢的成分分析，最終找到破解之道，實現(xiàn)了從“偶然達標”到“穩(wěn)定量產”的跨越，更關鍵的是，其純化成本較主流真空蒸餾技術降低96%，真正實現(xiàn)了低成本與高純度的兼顧，這在行業(yè)內尚屬首次。

該項技術的核心，離不開先進分析表征儀器的支撐，更在于對雜質去除機理的精準把控。團隊通過先進儀器分析發(fā)現(xiàn)，硅熱法生產中，鋁主要以氣態(tài)氟化鋁形式存在，冷凝時與鎂共同沉積，這是雜質產生的根本原因；而還原罐內壁結垢中含有的穩(wěn)定含鋁化合物Ca12Al14F2O32，讓團隊鎖定氧化鈣具備除鋁效果。在此基礎上，團隊進一步優(yōu)化，采用低成本、易獲取且可循環(huán)利用的煅燒白云石（氧化鈣和氧化鎂的混合物）作為濾材，最終實現(xiàn)高純鎂（Mg9998）達標率從接近0%提升至83.3%，雜質去除率超90%。簡單來說，技術核心就是“借助現(xiàn)有工業(yè)線索、依托精準儀器分析、采用低成本濾材，實現(xiàn)鋁雜質高效去除”，既貼合現(xiàn)有工業(yè)生產流程，又無需大規(guī)模改造生產線，易推廣、好落地。

這項技術的突破，將給多個領域帶來深遠影響，尤其對儀器設備、戰(zhàn)略金屬材料、高端制造等領域的帶動作用最為明顯。在儀器設備領域，其“沉積物啟發(fā)”的濾材篩選策略，為提純裝備、分析表征儀器的研發(fā)提供了新方向，有望推動高純鎂提純裝備向低成本、輕量化、高效化升級，替代傳統(tǒng)高能耗、高成本的真空蒸餾爐；在戰(zhàn)略金屬材料領域，低鋁高純鎂的穩(wěn)定供應，將打破高端鎂材料依賴進口的局面，為電子級鈦、核級鋯等高端戰(zhàn)略金屬還原提供優(yōu)質原材料；在交通輕量化領域，高品質鎂材料的規(guī)?；瘧茫瑢⒅π履茉雌?、氫能重載卡車等裝備減重降耗，比如團隊此前創(chuàng)制的全 球首輛鎂合金氫能驅動重載卡車，單車用鎂量超800公斤，綜合減重超1噸，此次技術突破將進一步推動這類裝備的普及；此外，在生物醫(yī)用領域，高純度鎂材料的穩(wěn)定供應，也將為醫(yī)用鎂合金植入物的研發(fā)提供支撐，拓寬鎂材料的應用邊界。

總體來看，西安交大單智偉教授團隊的這項技術突破，不僅破解了硅熱法生產原鎂中鋁雜質波動的行業(yè)頑疾，更實現(xiàn)了“低成本、高純度、易推廣”的三重突破，完美解決了科研成果與產業(yè)應用脫節(jié)的問題——該技術在專利授權前就已在工業(yè)產線推廣，累計推動成果應用新增總產值超23億元，彰顯了科研與產業(yè)深度融合的價值。從長遠來看，這項技術不僅將推動鎂產業(yè)向高端化、綠色化轉型，還將帶動儀器設備、高端制造等相關產業(yè)協(xié)同升級，為我國戰(zhàn)略金屬材料產業(yè)的自主可控提供有力支撐，也為新材料研發(fā)領域提供了“立足產業(yè)實際、依托先進儀器、聚焦實際需求”的可借鑒路徑。