中國粉體網訊 由中國粉體網主辦的“2025國際硅材料產業展覽會”于4月23-25日在南京國際博覽中心成功舉辦。展會期間，我們邀請到武漢理工大學資源與環境工程學院院長包申旭教授做客“對話”欄目，暢談高純石英制備技術的發展趨勢。
中國粉體網：包教授，您20多年前就開始研究高純石英，后來轉向冶金、固廢綜合利用等方向，回顧您的科研歷程，您是基于什么做出了科研方向的選擇？
包申旭教授：20多年前上大學時，我選擇的是礦物加工工程這個專業，一開始其實是出于一種樸素的想法——希望能更好開發利用我國的礦產資源。那時候，我國在高純石英這個關鍵材料領域受制于人，尤其是在半導體、光伏這些國家重點發展的產業中，高端石英材料完全依賴進口，核心技術也被國外壟斷。這讓我下定決心，要攻克高純石英提純技術，為解決“卡脖子”問題盡點綿薄之力。
隨著研究的不斷深入，我逐漸意識到，當前很多重大科技突破，已經越來越依賴多學科交叉和系統集成創新。特別是在冶金領域，我看到資源利用效率低、能耗高、固廢處理滯后等問題依然存在，而這些恰恰與國家“雙碳”戰略和循環經濟的發展方向有明顯的矛盾。經過系統分析和思考，我決定將研究方向從高純石英進一步拓展到濕法冶金與固廢處置與利用。
這個轉向并不是割裂的，而是我們有意識地構建起了一個從基礎研究到共性技術、再到工程應用的協同創新體系。這樣做帶來的好處很明顯，比如我們在做石英提純研究時發展起來的對微觀雜質的精準控制方法，現在也能用來幫助冶金過程中提升反應效率；而冶金過程中的實際工程問題，反過來也給我們材料提純提供了新的思路。這種跨領域的融合，不但拓寬了科研的邊界，也讓原來一些看似分散的研究串聯了起來。
現在我們團隊圍繞“資源開發—冶金強化—固廢利用”這條主線，已經初步建立了一套比較完整的技術體系，也在石英提純、冶金渣資源化等方向取得了一些階段性的成果。我們希望這些研究成果，既能助力傳統行業綠色轉型，也能服務國家在關鍵材料上的戰略安全。接下來，我還是會繼續圍繞資源循環和綠色高效利用這條主線，做深做實，推動一些成果真正落地應用，發揮更大的價值。
中國粉體網：從基礎理論的角度，要想研究透高純石英，您認為重點需要哪些學科的專業知識？
包申旭教授：要真正研究透高純石英，其實遠不只是“把石英純度提上去”這么簡單。高純石英對雜質含量的要求非常嚴苛，像鐵、鈦、鎂這些金屬雜質，哪怕只有幾個ppm都會影響后續應用，所以整個過程對基礎理論和技術手段的要求都非常高。
從學科角度來看，首先要掌握的是礦物加工與材料學方面的知識。我們需要弄清楚石英中各種雜質的賦存形態，是在晶體表面，還是夾雜在晶界甚至晶格里，這些都會影響后續處理工藝的設計。其次是物理化學，特別是固體界面反應和擴散過程的理解。很多時候，雜質并不是簡單地用酸洗就能去掉的，需要依靠特定的反應條件甚至外場手段（比如超聲、微波）來激發晶界或晶格內的雜質遷移和分離，這就需要對微觀反應機制有比較深的理解。第三塊我認為很關鍵的是分析測試技術。高純石英對雜質含量的要求極高，所以你必須具備超痕量檢測的能力，才能知道提純有沒有效果、雜質到底是什么種類，才能真正驗證提純效果、指導后續優化。
所以總體來說，高純石英的研究是一個典型的多學科交叉過程，既需要扎實的理論基礎，也需要對微觀機制有深入的理解。這也是它為什么這么難、但又這么值得投入的原因。
中國粉體網：為促進高純石英產業的健康發展，您認為學術界和企業界，分別應該擔當怎樣的角色？
包申旭教授：高純石英作為戰略性基礎材料，產業發展絕不是靠某一方“單打獨斗”能完成的，它需要學術界和企業界各自發揮優勢、形成合力。
學術界的首要任務是打牢基礎。這個材料的“卡脖子”問題，本質上是底層理論、核心技術長期受制于人。高校和科研機構應聚焦一些關鍵科學問題，比如雜質賦存的微觀機制、雜質的遷移過程，以及新型提純方法的創新。這些基礎研究看似“慢功夫”，但是能決定我們是否可以真正發展出自己的技術路線。
企業界則要更主動承擔起技術落地與工程化的責任。一方面，要加大對原創技術的轉化投入，把實驗室成果變成真正可控、可復制、可推廣的產業化工藝；另一方面，也要與科研團隊深度合作，反哺前沿研究，把一線生產中遇到的難題“反饋”上來，共同解決技術瓶頸。
我一直覺得，真正健康的產業生態，應該是“高校搞清楚為什么做，企業負責怎么做”，科研和應用之間的界限不是壁壘，而是橋梁。只有科研與產業深度融合，才能讓高純石英這樣的戰略材料實現真正的自主可控、可持續發展。
中國粉體網：國內高純石英高端產品被國外卡脖子，有人說是我們“技不如人”，也有人說是“礦不如人”，您怎樣看制約我國高純石英產業發展的瓶頸因素？
包申旭教授：我覺得，不能簡單說是“技不如人”或者“礦不如人”，其實是多個因素交織的結果。從資源來看，國外像美國的斯普魯斯派恩礦確實條件非常優越，雜質少、類型單一，這是天然優勢。而我們國內的石英資源，雜質含量高、種類復雜，確實增加了提純難度。但這并不意味著我們“礦不如人”，關鍵是有沒有能力用技術去“補短板”。
再說技術，我們在高純石英領域起步確實晚，過去關鍵工藝和裝備依賴進口。但這些年科研和企業端都在加快突破，像晶界調控、超聲強化等新技術不斷涌現，
可以說我們已經在“補課”，并開始從“跟跑”轉向“并跑”甚至“領跑”。
在我看來，真正的瓶頸是缺乏系統的協同機制。比如資源開發、工藝研發、檢測標準、終端應用之間還沒有打通，產業鏈協同不夠。這才是導致我們還沒形成穩定、高質量產能的核心問題。打破“卡脖子”，關鍵不在某一個點，而是要構建從原理研究到工程應用的完整鏈條，實現從“能做”到“做好”的轉變。
中國粉體網：關于高純石英制備技術的發展趨勢，我們在一些學術文獻當中也能有所了解，您對趨勢的預判是基于理論研究或是現實觀察還是其他？在這些趨勢中，對您觸動最大的方面是什么？
包申旭教授：我對高純石英制備技術發展趨勢的判斷，最核心的還是來源于長期的理論研究積累。我們在研究晶界雜質的賦存方式、反應行為這些基礎問題時，其實已經能看出一些關鍵技術的發展方向。當然，除了理論基礎，我也會結合參與的科研項目，以及對企業工藝、政策導向和市場需求的觀察，綜合來判斷哪些技術路徑更值得投入。可以說，是“理論+實踐+市場”三個維度共同構成了我對趨勢的認知。
其中讓我印象最深的，是越來越多冶金、化學等領域的先進技術，正在被有效地引入到高純石英的研究和開發中。這種跨學科的融合趨勢越來越明顯，也越來越重要。它體現出當前科技創新的復雜性和系統性，很多技術突破都不再局限在原有領域里完成，而是需要多學科協同，優勢互補。對我們科研人員來說，這不僅是挑戰，也是一種推動力，讓我們不斷去拓展知識邊界，尋找更高效、更綠色的解決方案。
（中國粉體網編輯整理/平安）
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