戍天九思：国运级创新！双极膜低成本制备氘代酸碱！

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　　据7月9日《科技日报》报道，中国科学技术大学精准智能化学全国重点实验室教授徐铜文、特任教授汪耀明和教授李震宇团队联合攻关，创新性地利用双极膜实现重水高效解离，发现了核量子效应导致膜层内氘离子迁移速率反超氢离子的现象。该研究颠覆了长期以来“重水解离速率比水慢”的传统认知，并成功开发出低成本制备氘代酸碱的新技术。研究成果9日在线发表于国际期刊《自然》。

　　《自然》审稿人评价：这项技术是“双极膜的完美应用领域”，其价值堪比“锂电成本下降对新能源行业的颠覆”——将氘技术从实验室珍品变为工业血液，中国正从技术追随者跃升为规则制定者。

　　氘代酸碱制备难度大、用途极广，是堪比黄金的战略物资，高纯度的价格超1000元/克，全球90%的市场由欧美垄断。中国双极膜低成本制备氘代酸碱技术将生产成本降为传统工艺的1/5，它不仅仅是一项工艺创新，而是一次颠覆理论认知、重构产业链条、保障国家安全的“国运级创新”。

　　理论颠覆——改写教科书的基础突破

　　一是推翻百年认知的“反常识”发现。中科大团队首次证实：在双极膜中，氘离子（D?）迁移速率反超氢离子（H?），生成效率达普通水的1.25倍！它彻底颠覆“重水解离必然更慢”的经典理论，为同位素分离科学开辟新范式。

　　▲双极膜解离重水的实验装置

　　二是原创技术路径。以廉价无机盐和重水为原料，在室温下通过双极膜电渗析一步生成高纯度氘代酸碱，无需强腐蚀试剂或重金属催化剂，实现近零排放。

　　三是生产成本暴降80%。对比传统工艺，中国新技术生产成本暴降80%——降至传统1/5，能耗降低超过80%。

　　产业变革——千亿级市场的“破壁者”

　　一是生物医药——氘代药成本“悬崖式”下降。

　　①抗癌药革命。氘代酸碱是氘代丁苯那嗪（治疗亨廷顿舞蹈症）等药物的核心前体。成本降低80%将加速国产氘代药研发，打破欧美专利垄断。

　　②代谢研究平民化。大规模氘标记实验成本骤降，推动精准医疗走向临床。

　　二是半导体与显示——材料寿命跃升。

　　①OLED寿命倍增。氘代材料可减少激子淬灭，使手机/电视屏幕寿命提升30%以上。

　　②光刻胶升级。氘代材料可提升耐蚀刻性，助力国产7nm以下芯片突破。

　　③量子计算突破。氘代减少核自旋干扰，量子比特相干时间延长，有利于加快量子计算机研发进程。

　　三是分析仪器产业链自主。氘代溶剂是核磁共振等高端仪器的“血液”。国产化将检测成本降低50%，推动科研设备普及。

　　打破欧美垄断——重塑全球核能格局

　　长期以来，双极膜被日本企业垄断，氘代试剂市场被林德集团、剑桥同位素实验室等欧美公司垄断。中国实现从膜材料到终端产品的全链条自主，不仅可避免“卡脖子”风险，中国新技术还有望5年内夺回50%份额。特别是在中国有望2030年前点亮第一盏“核聚变灯”的背景下，中国突破双极膜低成本制备氘代酸碱技术意义更加重大。

　　一是大幅降低聚变燃料成本。1升海水提取的氘聚变能量相当于300升石油。氘氚是核聚变的主要燃料。每GW聚变堆年需氘量约150公斤——相当于750吨重水。双极膜技术为海水提氘提供高效路径——通过解离海水淡化副产的重水，可大幅降低聚变燃料成本。这种技术可使核聚变燃料成本下降30%以上。

　　二是提升重水堆经济性。重水堆使用天然铀燃料，铀利用率高于轻水堆。低成本氘代技术有利于重水堆推广，天然铀利用率从1%提至70%，缓解铀矿进口依赖。传统重水提纯能耗占核电运营成本15%。双极膜直接制备高纯重水，省去精馏步骤，能耗降低50%。重水堆运行中需持续补充因氘-氚交换损失的重水，低成本重水供应可减少运维开支，延长机组服役年限，间接降低度电成本。

　　三是延长核反应堆寿命。氘代酸碱用于核燃料包壳表面处理，形成抗辐射涂层，延长部件寿命。氘代硼酸作为pH调节剂，在高温下稳定性优于普通硼酸，减少堆芯腐蚀。

　　四是促进核废料处理。重水堆产生的高放废物量仅为轻水堆的1/10。推广重水堆可减少长寿命核素总量，缓解地质处置库压力。双极膜电渗析技术还可直接从核废液中回收氘，实现资源循环利用。

　　目前，该技术实现中试线年产3吨的氘代酸碱，恰如一粒火种——点燃的不只是产业链，更是一个在核聚变、量子计算、精准医疗等战略赛道全面领跑的未来。

　　短期（1-3年）：重水堆运维成本下降15%，延寿项目激增。

　　中期（5-10年）：聚变燃料循环成本降低30%，中国聚变工程实验堆（CFETR工程）提速。

　　长期（10年以上）：推动第四代堆与混合堆商业化，重塑全球核能技术格局。