中国粉体网讯 由中国粉体网主办的“2025国际硅材料产业展览会”于4月23-25日在南京国际博览中心成功举办。展会期间，我们邀请到武汉理工大学资源与环境工程学院院长包申旭教授做客“对话”栏目，畅谈高纯石英制备技术的发展趋势。
中国粉体网：包教授，您20多年前就开始研究高纯石英，后来转向冶金、固废综合利用等方向，回顾您的科研历程，您是基于什么做出了科研方向的选择？
包申旭教授：20多年前上大学时，我选择的是矿物加工工程这个专业，一开始其实是出于一种朴素的想法——希望能更好开发利用我国的矿产资源。那时候，我国在高纯石英这个关键材料领域受制于人，尤其是在半导体、光伏这些国家重点发展的产业中，高端石英材料完全依赖进口，核心技术也被国外垄断。这让我下定决心，要攻克高纯石英提纯技术，为解决“卡脖子”问题尽点绵薄之力。
随着研究的不断深入，我逐渐意识到，当前很多重大科技突破，已经越来越依赖多学科交叉和系统集成创新。特别是在冶金领域，我看到资源利用效率低、能耗高、固废处理滞后等问题依然存在，而这些恰恰与国家“双碳”战略和循环经济的发展方向有明显的矛盾。经过系统分析和思考，我决定将研究方向从高纯石英进一步拓展到湿法冶金与固废处置与利用。
这个转向并不是割裂的，而是我们有意识地构建起了一个从基础研究到共性技术、再到工程应用的协同创新体系。这样做带来的好处很明显，比如我们在做石英提纯研究时发展起来的对微观杂质的精准控制方法，现在也能用来帮助冶金过程中提升反应效率；而冶金过程中的实际工程问题，反过来也给我们材料提纯提供了新的思路。这种跨领域的融合，不但拓宽了科研的边界，也让原来一些看似分散的研究串联了起来。
现在我们团队围绕“资源开发—冶金强化—固废利用”这条主线，已经初步建立了一套比较完整的技术体系，也在石英提纯、冶金渣资源化等方向取得了一些阶段性的成果。我们希望这些研究成果，既能助力传统行业绿色转型，也能服务国家在关键材料上的战略安全。接下来，我还是会继续围绕资源循环和绿色高效利用这条主线，做深做实，推动一些成果真正落地应用，发挥更大的价值。
中国粉体网：从基础理论的角度，要想研究透高纯石英，您认为重点需要哪些学科的专业知识？
包申旭教授：要真正研究透高纯石英，其实远不只是“把石英纯度提上去”这么简单。高纯石英对杂质含量的要求非常严苛，像铁、钛、镁这些金属杂质，哪怕只有几个ppm都会影响后续应用，所以整个过程对基础理论和技术手段的要求都非常高。
从学科角度来看，首先要掌握的是矿物加工与材料学方面的知识。我们需要弄清楚石英中各种杂质的赋存形态，是在晶体表面，还是夹杂在晶界甚至晶格里，这些都会影响后续处理工艺的设计。其次是物理化学，特别是固体界面反应和扩散过程的理解。很多时候，杂质并不是简单地用酸洗就能去掉的，需要依靠特定的反应条件甚至外场手段（比如超声、微波）来激发晶界或晶格内的杂质迁移和分离，这就需要对微观反应机制有比较深的理解。第三块我认为很关键的是分析测试技术。高纯石英对杂质含量的要求极高，所以你必须具备超痕量检测的能力，才能知道提纯有没有效果、杂质到底是什么种类，才能真正验证提纯效果、指导后续优化。
所以总体来说，高纯石英的研究是一个典型的多学科交叉过程，既需要扎实的理论基础，也需要对微观机制有深入的理解。这也是它为什么这么难、但又这么值得投入的原因。
中国粉体网：为促进高纯石英产业的健康发展，您认为学术界和企业界，分别应该担当怎样的角色？
包申旭教授：高纯石英作为战略性基础材料，产业发展绝不是靠某一方“单打独斗”能完成的，它需要学术界和企业界各自发挥优势、形成合力。
学术界的首要任务是打牢基础。这个材料的“卡脖子”问题，本质上是底层理论、核心技术长期受制于人。高校和科研机构应聚焦一些关键科学问题，比如杂质赋存的微观机制、杂质的迁移过程，以及新型提纯方法的创新。这些基础研究看似“慢功夫”，但是能决定我们是否可以真正发展出自己的技术路线。
企业界则要更主动承担起技术落地与工程化的责任。一方面，要加大对原创技术的转化投入，把实验室成果变成真正可控、可复制、可推广的产业化工艺；另一方面，也要与科研团队深度合作，反哺前沿研究，把一线生产中遇到的难题“反馈”上来，共同解决技术瓶颈。
我一直觉得，真正健康的产业生态，应该是“高校搞清楚为什么做，企业负责怎么做”，科研和应用之间的界限不是壁垒，而是桥梁。只有科研与产业深度融合，才能让高纯石英这样的战略材料实现真正的自主可控、可持续发展。
中国粉体网：国内高纯石英高端产品被国外卡脖子，有人说是我们“技不如人”，也有人说是“矿不如人”，您怎样看制约我国高纯石英产业发展的瓶颈因素？
包申旭教授：我觉得，不能简单说是“技不如人”或者“矿不如人”，其实是多个因素交织的结果。从资源来看，国外像美国的斯普鲁斯派恩矿确实条件非常优越，杂质少、类型单一，这是天然优势。而我们国内的石英资源，杂质含量高、种类复杂，确实增加了提纯难度。但这并不意味着我们“矿不如人”，关键是有没有能力用技术去“补短板”。
再说技术，我们在高纯石英领域起步确实晚，过去关键工艺和装备依赖进口。但这些年科研和企业端都在加快突破，像晶界调控、超声强化等新技术不断涌现，
可以说我们已经在“补课”，并开始从“跟跑”转向“并跑”甚至“领跑”。
在我看来，真正的瓶颈是缺乏系统的协同机制。比如资源开发、工艺研发、检测标准、终端应用之间还没有打通，产业链协同不够。这才是导致我们还没形成稳定、高质量产能的核心问题。打破“卡脖子”，关键不在某一个点，而是要构建从原理研究到工程应用的完整链条，实现从“能做”到“做好”的转变。
中国粉体网：关于高纯石英制备技术的发展趋势，我们在一些学术文献当中也能有所了解，您对趋势的预判是基于理论研究或是现实观察还是其他？在这些趋势中，对您触动最大的方面是什么？
包申旭教授：我对高纯石英制备技术发展趋势的判断，最核心的还是来源于长期的理论研究积累。我们在研究晶界杂质的赋存方式、反应行为这些基础问题时，其实已经能看出一些关键技术的发展方向。当然，除了理论基础，我也会结合参与的科研项目，以及对企业工艺、政策导向和市场需求的观察，综合来判断哪些技术路径更值得投入。可以说，是“理论+实践+市场”三个维度共同构成了我对趋势的认知。
其中让我印象最深的，是越来越多冶金、化学等领域的先进技术，正在被有效地引入到高纯石英的研究和开发中。这种跨学科的融合趋势越来越明显，也越来越重要。它体现出当前科技创新的复杂性和系统性，很多技术突破都不再局限在原有领域里完成，而是需要多学科协同，优势互补。对我们科研人员来说，这不仅是挑战，也是一种推动力，让我们不断去拓展知识边界，寻找更高效、更绿色的解决方案。
（中国粉体网编辑整理/平安）
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