中国的太阳能凝胶从海水中提取硼，用于制造武器和水

中国西北农林科技大学的科学家们率先研发出一种太阳能复合凝胶，该凝胶能够同时生产淡水并从海水中提取硼元素，从而解决中国对这种用于高超音速武器燃料和高性能磁体的关键轻质元素的严重依赖进口问题。这项突破性进展应对了双重挑战：沿海地区淡水资源短缺以及在全球供应链脆弱性加剧的情况下保障国内硼供应。据《南华早报》2025年12月7日报道，并在《科学快报》上发表的一项研究中详细阐述，这项技术为资源匮乏的国家提供了一条可持续发展的道路。

这项创新正值关键时刻，因为中国是全球硼消费量最大的国家，但国内硼产量不足，主要依赖从土耳其和美国进口。通过利用丰富的太阳能，这种方法将环境负担——海水——转化为宝贵的资源，有可能重塑中国的战略矿产自主权。

双功能技术的工作原理是什么？

这种名为MMS（MXene-MgO-海藻酸钠的缩写）的凝胶巧妙地结合了三种关键成分：MXene，一种二维纳米材料，以其卓越的光热转换效率而闻名，在阳光照射下能迅速升温；氧化镁（MgO），一种选择性吸附剂，能高效捕获硼离子；以及海藻酸钠水凝胶基质，提供结构稳定性并促进水分蒸发。在受控的实验室条件下，当暴露于相当于一个太阳光照强度的模拟太阳光下时，该凝胶在九小时内实现了每平方米每小时2.14公斤水的惊人蒸发速率，同时每​​平方米选择性吸附了225.52毫克硼。

该工艺利用太阳能驱动的界面蒸发，MXene吸收太阳光后在空气-水界面产生局部热量，加速蒸发而无需对整个系统进行整体加热，从而最大限度地提高能量效率。同时，MgO能够有效结合海水中普遍存在的硼酸根离子，防止其进入冷凝的淡水中，经测试证实，冷凝后的淡水中不含硼。水凝胶的多孔结构促进了水的快速传输和离子的扩散，使该系统兼具快速性和耐久性。

硼对中国的战略重要性及全球供应风险

硼在先进技术中扮演着至关重要的角色，尤其是在超燃冲压发动机中作为高能燃料添加剂，用于推进高超音速武器。硼在接触氧气后会剧烈燃烧，从而在缺氧环境中维持超音速燃烧。在中国军事发展中，硼增强燃料能够实现超过5马赫的持续高超音速飞行，这对于能够突破传统防御的下一代导弹和滑翔飞行器至关重要。除了国防领域，硼也是钕铁硼（NdFeB）永磁体不可或缺的成分。钕铁硼是目前最强的永磁体，为电动汽车电机、风力发电机和精密军用执行器提供动力。

中国对硼的巨大需求——这主要得益于其在电动汽车生产和可再生能源领域的领先地位——远远超过了其产量，而中国自身的硼产量与全球需求相比微不足道。土耳其国有企业埃蒂马登公司（Eti Maden）占据主导地位，其位于安纳托利亚西部的大型矿藏提供了全球约65-70%的硼精矿供应；而总部位于美国的力拓集团（Rio Tinto）的硼砂业务则贡献了约15-20%的供应，这些矿藏位于加利福尼亚州的莫哈韦沙漠。这些矿藏的集中供应带来了风险，正如美国地质调查局（USGS）在其2025年关键矿产清单中将硼列入所强调的那样，USGS指出地缘政治紧张局势、出口限制以及自然灾害或贸易争端可能造成的供应中断等因素都可能对其构成威胁。

真实世界测试结果令人鼓舞

从实验室到田野，在香港湿润的亚热带气候下进行的户外实验取得了实际成果：MMS凝胶在一天内每平方米可产生5.20公斤淡水，并回收122.45毫克硼，且蒸馏水中未检测到硼残留，确保了饮用安全。值得注意的是，该材料在连续七次重复使用后仍保持高性能，展现出对盐类和有机物等实际海水污染物的耐受性。

香港的测试模拟了严苛的沿海环境，包括多变的日照和较高的湿度，验证了该凝胶在理想实验室环境之外的稳定性。与传统的反渗透海水淡化法相比，后者难以去除硼——硼浓度通常超过世界卫生组织规定的2.4毫克/升标准，长期接触可能导致生殖毒性等健康问题——这种太阳能方法提供了一种更清洁、更全面的解决方案。

回收硼的农业和经济效益

提取的硼在后续应用中展现出极高的价值，在对照试验中显著提高了农业生产力。将其施用于芥菜植株后，种子发芽率提高了13%，生物量积累量比缺硼对照组提高了近三倍，凸显了硼作为植物细胞壁形成和授粉必需微量元素的重要作用。这种再利用实现了循环利用，将海水废料转化为肥料，保障了干旱沿海农场的粮食安全。

来自西北农林科技大学陕西省经济植物资源开发与利用重点实验室的首席研究员范志敏强调，尽管实验室和田间数据令人鼓舞，但仍存在一些关键障碍：优化生产成本、提高工业化部署的规模化能力以及与现有海水淡化基础设施的整合。经济分析表明，在日照充足的地区，该技术具有潜在的可行性，因为太阳能输入是免费的，而且硼回收还能带来额外的收入来源。

对全球资源安全的更广泛影响

这项技术的出现正值关键矿产资源竞争日益激烈之际，中国等国家正寻求实现矿产自给自足，以应对近期地缘政治格局变化暴露出的供应脆弱性。该技术能够同时进行海水淡化和矿物开采，有助于实现联合国可持续发展目标中关于清洁用水（目标6）和可持续产业（目标9）的愿景，尤其是在中国东部沿海等缺水地区。未来的改进版本有望提取其他海水离子，例如锂或镁，从而拓展其在蓝色经济中的应用。

随着商业化讨论的深入，这种MMS凝胶使中国在光驱动资源提取领域处于领先地位，有望减少数十亿美元的进口支出，同时促进高科技产业发展。持续的研究将进一步提升其吸附能力和长期稳定性，为试点工厂的建设铺平道路，最终将海水从一项挑战转化为一项战略资产。