西安交大突破低成本高纯镁制备关键技术 仪器支撑助力产业升级

镁作为我国重要的战略金属，其纯度直接决定了应用边界与产业价值，在交通轻量化、高端制造、生物医用等多个关键领域发挥着不可替代的作用。然而长期以来，高纯镁制备一直面临“高成本、难规模化”的行业瓶颈，成为制约相关产业升级的关键痛点。近日，西安交通大学材料科学与工程学院单智伟教授团队在国际高水平学术期刊《自然·材料》（Nature Materials）发表研究论文，在低成本高纯镁制备领域实现重大突破，其创新技术路径不仅破解了这一长期困扰行业的难题，更将为多个相关领域发展注入新动力。

此次技术的创新突破，核心在于跳出了传统高纯镁提纯“高成本、难规模化”的固有思维，走了一条“从产业中来、到产业中去”的研发路径。长期以来，全 球80%的原镁依靠硅热法生产，铝杂质含量高、波动大一直是该工艺的“顽疾”，铝含量在21ppm至845ppm之间大幅波动，跨越五个纯度等级，既限制了镁在高端领域的应用，也让企业蒙受经济损失，且业内一直认为这一问题无法根治。而单智伟教授团队没有盲目追求复杂的新技术，而是从工业生产细节入手，注意到单日生产中少数炉次能实现低铝含量，进而聚焦还原罐内壁的结垢的成分分析，最终找到破解之道，实现了从“偶然达标”到“稳定量产”的跨越，更关键的是，其纯化成本较主流真空蒸馏技术降低96%，真正实现了低成本与高纯度的兼顾，这在行业内尚属首次。

该项技术的核心，离不开先进分析表征仪器的支撑，更在于对杂质去除机理的精准把控。团队通过先进仪器分析发现，硅热法生产中，铝主要以气态氟化铝形式存在，冷凝时与镁共同沉积，这是杂质产生的根本原因；而还原罐内壁结垢中含有的稳定含铝化合物Ca12Al14F2O32，让团队锁定氧化钙具备除铝效果。在此基础上，团队进一步优化，采用低成本、易获取且可循环利用的煅烧白云石（氧化钙和氧化镁的混合物）作为滤材，最终实现高纯镁（Mg9998）达标率从接近0%提升至83.3%，杂质去除率超90%。简单来说，技术核心就是“借助现有工业线索、依托精准仪器分析、采用低成本滤材，实现铝杂质高效去除”，既贴合现有工业生产流程，又无需大规模改造生产线，易推广、好落地。

这项技术的突破，将给多个领域带来深远影响，尤其对仪器设备、战略金属材料、高端制造等领域的带动作用最为明显。在仪器设备领域，其“沉积物启发”的滤材筛选策略，为提纯装备、分析表征仪器的研发提供了新方向，有望推动高纯镁提纯装备向低成本、轻量化、高效化升级，替代传统高能耗、高成本的真空蒸馏炉；在战略金属材料领域，低铝高纯镁的稳定供应，将打破高端镁材料依赖进口的局面，为电子级钛、核级锆等高端战略金属还原提供优质原材料；在交通轻量化领域，高品质镁材料的规模化应用，将助力新能源汽车、氢能重载卡车等装备减重降耗，比如团队此前创制的全 球首辆镁合金氢能驱动重载卡车，单车用镁量超800公斤，综合减重超1吨，此次技术突破将进一步推动这类装备的普及；此外，在生物医用领域，高纯度镁材料的稳定供应，也将为医用镁合金植入物的研发提供支撑，拓宽镁材料的应用边界。

总体来看，西安交大单智伟教授团队的这项技术突破，不仅破解了硅热法生产原镁中铝杂质波动的行业顽疾，更实现了“低成本、高纯度、易推广”的三重突破，完美解决了科研成果与产业应用脱节的问题——该技术在专利授权前就已在工业产线推广，累计推动成果应用新增总产值超23亿元，彰显了科研与产业深度融合的价值。从长远来看，这项技术不仅将推动镁产业向高端化、绿色化转型，还将带动仪器设备、高端制造等相关产业协同升级，为我国战略金属材料产业的自主可控提供有力支撑，也为新材料研发领域提供了“立足产业实际、依托先进仪器、聚焦实际需求”的可借鉴路径。