外媒：中国科学家报告海水提硼新突破开辟全球资源竞争新领域

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  近日，西北农林科技大学研究团队在《科学通报》上发表研究成果，展示了一种通过太阳能驱动从海水中同时获取淡水与硼元素的技术。

  中国是全球最大的硼消费国，本土产量不能够满足需求，严重依赖进口。土耳其和美国是全球硼矿物最主要的生产国。海水中硼的浓度约为每升4.5毫克，尽管含量微薄，但考虑到海洋的巨大体量，潜在储量远超陆地矿藏。因此，科研人员从海水中提取硼技术的突破，为中国利用丰富海洋资源、实现硼资源供应独立自主创造了可能。展望未来，从海水中提取战略金属，或成为全世界资源竞争的新领域。

  ● 该系统利用太阳能同时从海水中提取淡水和硼元素，使得其经济性大为提高。

  ● 在实验室测试中，该系统每小时每平方米可产出2.14公斤淡水，提取225.52毫克硼。

  ● 在户外测试中，该系统运行三小时后每平方米仍产出5.2公斤淡水，同时提取了122毫克硼。

  ● 研制出一种名为MMS的特殊复合凝胶，在太阳光照射下表现出更高的蒸发效率。

  ●凝胶材料经过七次循环使用后，硼吸附容量仍保持在86%以上，重复使用性能优异。

  同时，作者也指出，当前海水中提取硼元素技术面临的最严重的问题是成本。相关材料的制备工艺复杂，成本相比来说较高，怎么来降低材料成本并实现规模化生产，是技术商业化的首要难题。此外，凝胶材料的耐久性、在复杂海洋环境中的稳定性，以及硼元素的后续提纯与利用，都要进一步的工程验证。

  当前，该项技术还处于早期阶段，距离大规模商业化还有非常长的路要走。但在全球对关键矿产供应争夺愈发激烈的背景下，该项技术的战略价值已然凸显。

  中国西北农林科技大学的科学家们开发出一种从海水中提取和收集硼的创新技术。硼是一种轻质元素，用作先进高超音速武器超燃冲压发动机的固体燃料。钕铁硼稀土磁体大范围的应用于工业和军事领域，在当前关键矿产贸易摩擦的背景下，这类磁体尤其引人关注。这些高性能稀土磁体不仅依赖钕和铁，在制作的完整过程中还需要硼，因此，能否获得这三种元素对全球供应链具备极其重大的战略意义。

  中国是全球硼需求量最大的国家，但并非主要生产国。土耳其和美国合计生产了世界上大部分的硼矿。

  海水中含有微量硼，传统的反渗透海水淡化技术没办法去除，甚至有可能使其浓度升高。长时间喝含硼的纯净水对人体健康有害。

  11月7日发表于中国同行评审期刊《科学通报》的一项研究指出，“太阳能驱动界面蒸发（SDIE）已成为一种新型的可持续淡水生产技术”。该研究团队由西北农林科技大学陕西省经济植物资源开发利用重点实验室的樊志敏领导。

  据范及其同事称，近年来将选择性吸附剂集成到SDIE系统中取得了进展，以此来实现了淡水和锂、铀、铯等有价值元素的共提取。

  受这项研究的启发，该团队设计了一个强大的单一系统，利用太阳能从海水中提取淡水和硼。 该团队设计了一种名为MMS的新型凝胶，以天然物质海藻酸钠为基底，并混合了两种高科技化合物MXene和MgO。MXene是一类具有类石墨烯结构的二维过渡金属碳化物纳米材料，以其高光热转换效率而闻名。这种凝胶在太阳光照射下表现出更高的蒸发效率。

  樊教授的团队表示，他们将MMS复合凝胶制成厚度仅为2毫米的薄片。上层漂浮在水面上，能接触空气和阳光，而下层则与海水保持接触，以此来实现吸收。

  在阳光照射下，凝胶上层表面的水分蒸发形成浓度梯度，将海水向上吸引到凝胶内部。与此同时，与海水接触的凝胶下层不断吸收水分和硼。研究人员表示，凝胶中的氧化镁（MgO）可以在一定程度上完成对硼的定向吸附。

  研究人员表示，在阳光照射下，MXene-MgO复合凝胶会通过蒸发产生淡水。同时，海水中的硼元素会被特异性地捕获和积累。

  他们表示，在实验室测试中，该系统每小时每平方米凝胶可蒸发2.14公斤（4.7磅）淡水，硼的积累量为225.52毫克。

  研究人员表示，MMS成功的重点是其独特的分级多孔结构和MXene和MgO的协同作用。MXene纳米片提供了宽带光吸收和高效的光热转换，而MgO纳米颗粒则起到了有效的硼吸附剂的作用。

  他们指出，有必要注意一下的是，MMS内的温度、浓度和流动场之间的相互作用明显地增强了硼的吸附动力学。

  最后，为了评估其实际性能，研究人员在香港对该设备的结构设计进行了户外测试。运行三小时后，观察到设备顶部有冷凝水。

  尽管在3月份的测试期间太阳辐射相对较弱，但该凝胶仍实现了每平方米5.20公斤的水产量和每平方米122.45毫克的硼提取能力，并且在冷凝液中未检测到硼离子。

  根据该论文，这种凝胶可以多次重复使用。研究人员表示，经过七个循环后，其硼吸附容量仍保持在86%以上，凸显了其优异的重复使用性能；此外，在整个七个循环过程中，其蒸发速率也就没有下降。 “我们已证明，工程化的MMS在同时生产淡水和从海水/盐水中提取硼方面具有巨大的潜力，”樊教授在论文中总结道，并补充说，该团队希望讨论“MMS的成本和可扩展性，特别是对于大规模应用”。