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出品|圓維度
當多數鈾吸附材料還只能被動地靜置水中等待目標,中國科學家已經讓材料自己“游”了起來。據香港《南華早報》4月26日報道,中國科學院青海鹽湖研究所與深圳大學團隊聯合研發出一種微觀“類捕食者”材料,能夠在低濃度燃料和可見光驅動下,自主捕捉水體中的鈾離子。這項成果3月24日發表于《納米研究》。
突破的關鍵,在于團隊發明了一款名為ZABDC的球形MOF微馬達。它直徑僅2微米,約為人類發絲寬度的五十分之一,內部布滿孔洞,比表面積高達1327平方米/克。在0.3%的過氧化氫溶液中,ZABDC微馬達每分鐘約可行進420微米——在顯微鏡下宛如一群微觀獵手在主動巡弋。若開啟可見光,速度提升至原先的兩倍有余,并在COMSOL模擬下證實,其動力來源于離子梯度差異引發的自擴散泳效應。經“拓撲畸變”設計改造的這款微馬達,吸附容量達到406毫克/克,且在含鹽量極高的鹵水中依然維持出色的選擇性。更令人感興趣的是,它還會“捕食”:在與惰性微粒共存的二元體系中,ZABDC微馬達在特定濃度條件下追逐、逃逸與集群游動,呈現生物般的群體行為。
鈾資源獲取的戰略意義,恰是這項基礎材料創新背后的深層推力。我國核電裝機規模持續擴容,鈾資源高度依賴進口,而據估計,全球海水鈾總儲量高達45億噸,這一誘惑使得“向海洋要鈾”成為必爭之地。今年2月5日,中核集團牽頭的海水提鈾技術創新聯盟宣布,已如期在真實海洋環境中完成公斤級鈾產品提取。從“吸附”到“游動”,從公斤級到智能化,這一跡象折射出國家核燃料自主化正加速落地。
然而,科研者依舊保持了足夠的冷靜與克制。該材料目前還無法在高鹽度的鹽湖鹵水中支撐耐久運作,距離大規模落地尚有多個變量需要跨越。正如周永全研究員所言,越是基礎的核心機制突破,后面需要付出的試錯與迭代也越漫長——但海水提鈾的賽道,顯然已變得更加寬廣而生動。
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