科学家如何将稀土变出绿黄橙红四色光
来源:科技日报
○ 科技日报记者 张蕴 通讯员 田茹溪
色彩鲜艳的玩具,印刷精美的包装……一些工业颜料为了保持色泽持久鲜亮,可能会含有少量铅、铬、汞等重金属。即便采用包覆技术,仍难以完全杜绝重金属在特定环境下溶出,进而通过接触、吸入或误食进入人体,侵蚀神经、造血系统和肾脏。
如今,这一难题即将被攻克。国家重点研发计划“物态调控”重点专项项目首席科学家、国家高层次人才计划科技创新领军人才、大连民族大学教授董斌团队成功研发出全新一代环保颜料,以我国丰富的稀土资源为基础,通过“宽带隙基质+稀土掺杂”的创新路线,实现了绿、黄、橙、红四大色系的高饱和度和呈色。
团队核心成员罗昔贤回忆说,团队原本是做稀土基础研究的。一次偶然的实验观察让团队发现,稀土离子既能实现显色,又能避开重金属毒性。于是,这支科研团队正式踏上了环保颜料的研发之路。
硅铝酸盐在制备和使用过程中对环境友好,符合理想着色颜料要求。研发过程中,团队面临的最大挑战,在于稀土离子光学行为的精准调控与色系饱和度的高效优化。团队需要在成千上万种材料组合中筛选合适的宽带隙基质。为此,团队在实验室里度过了无数个不眠之夜,仅稀土离子与宽带隙基质材料的匹配实验就做了上千次。
在成本控制方面,团队同样实现了突破。硅铝酸盐是地壳中储量最丰富的矿物之一,来源广泛且价格低廉。生产该颜料所需的稀土离子多为市场需求较小的元素,成本优势明显。
目前,团队已经实现了绿、黄、橙、红四大色系颜料的稳定产出,并与大连金普新区达成初步合作意向,通过校企合作建立500吨级试验生产线,实现量产。
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