簡易提取裝置。

“這滴鹽湖水能‘吐’出鈾來。”3月23日，在電子科技大學微納能源實驗室裡，博士金先淳一邊說一邊“手搓”出一個簡易裝置。這個裝置僅有巴掌的1/4大小，由3層材料復合而成，頂層是鋁電極，中間是超疏水氟化乙烯丙烯共聚物膜，底層是殼聚糖修飾的碳氈。

當含鈾的鹽湖水從高處滴落，撞擊在這張薄膜上時，一場微觀世界裡的“捕鈾行動”便悄然開啟。

近日，電子科技大學教授薛欣宇、邢麗麗聯合中國工程物理研究院研究員趙曉沖團隊，憑借“自發式鈾提取”技術，登上國際期刊Nature Sustainability，為全球鈾資源供應開辟了新路徑。

鈾作為核能的“糧食”，是推動低碳轉型的關鍵戰略資源。中國核電裝機容量位居世界第三，但鈾礦資源先天不足：儲量有限，且多為品位低、埋藏深的非常規鈾，開採成本高昂，目前大部分依賴進口。

“很多人不知道，鹽湖水就是一座隱形鈾礦，其鈾濃度相對較高，是極具潛力的替代資源庫。”薛欣宇解釋道。然而，在這座礦物寶庫裡找鈾並非易事。在鹽湖水中，鈣、鎂、鈉、鉀等干擾離子濃度遠超鈾離子數十萬倍，就如同在一堆沙子裡找一粒芝麻，如何精准提取、實現綠色低成本，成為困擾學界多年的世界級難題。

傳統提取方法，如萃取、沉澱、催化等，要麼消耗大量電能，要麼使用化學試劑，經濟性不佳，還存在污染風險。

有沒有一種方式，能“借力打力”，就地取材？依托薛欣宇早年的理論研究，團隊跳出固有思維，提出滴液驅動鈾提取的新方法。

這項技術的核心，是一張看似普通的3層復合薄膜，堪稱精密的“三合一”能量轉化裝置。

“頂層鋁電極是電荷倉庫﹔中間超疏水氟化乙烯丙烯共聚物膜像荷葉一樣，接觸角高達158°，能讓液滴快速滾落減少能量損失﹔底層殼聚糖修飾的碳氈，就是專門‘釣’鈾的‘魚竿’。”金先淳拆解其中原理說，當鹵水液滴撞擊薄膜，固液界面瞬間產生高壓電能，電子立即將吸附的六價鈾還原並經后續的化學反應，最終形成穩定的鈾沉澱物。

令人驚嘆的是，整個過程無需任何外部電源，完全依靠液滴自身的重力勢能驅動。“2023年，這套理論就已成型。”薛欣宇坦言。

理論可行，真實的實驗場又會如何？

2024年，團隊奔赴青海察爾汗鹽湖開展實地檢驗。他們搭建起四級瀑布式裝置，讓鹽湖水逐級滴落。40小時后，原本黑色的薄膜表面明顯變黃，“這就是鈾沉澱的顏色。”團隊成員回憶起當時的場景，仍難掩激動。測試顯示，提取效率高達80.3%，遠超預期。

為何能精准捕獲鈾，排除雜質干擾？

薛欣宇給出答案：底層殼聚糖的官能團對鈾的吸附能，遠高於其他離子，就像磁鐵隻吸鐵屑一樣﹔中間超疏水氟化乙烯丙烯共聚物膜能最大化電荷輸出﹔無需外接電源，既避免了副反應又降低了成本，每一步都經過反復驗証。

更值得期待的是，這項機制還能“舉一反三”。薛欣宇打了個比喻：機制就像一台通用的提取引擎，只要更換底層吸附薄膜，就能提取鋰、鈷等其他水溶性礦物。並且，裝置材料常見、造價低廉，為推廣鋪平了道路。

從一滴水出發，讓鹽湖主動“交出”戰略資源。或許在未來，鹽湖裡的每一滴鹵水都能物盡其用，為國家能源安全注入新動力。

□四川日報全媒體記者 蘭珍 文/圖