《從此世間有稀土》，羊頓著，湖南科學(xué)技術(shù)出版社·原力出版2025年10月版

在愛迪生憑借電燈聞名世界之前，一位名叫韋爾斯巴赫（奧地利化學(xué)家，主要貢獻(xiàn)包括發(fā)現(xiàn)鐠元素、開發(fā)釷鈰合金汽燈紗罩和自燃合金）的科學(xué)家，已經(jīng)用稀土元素點(diǎn)燃了全球的夜晚。他的座右銘“Plus Lucis”（更多光），驅(qū)動(dòng)他完成了從汽燈紗罩到金屬燈絲的革命性發(fā)明。他不僅是一位科學(xué)家，更是一位精明的企業(yè)家，他的故事，是一部關(guān)于光明的傳奇。

一、“更多光”的執(zhí)念：稀土照明的破曉時(shí)刻

“Plus Lucis”（更多光），這句拉丁文格言是韋爾斯巴赫一生的寫照。它不僅是科學(xué)探索的工具，更是他作為發(fā)明家和企業(yè)家的一切主題。時(shí)間回到1885年，韋爾斯巴赫同時(shí)完成了科學(xué)與技術(shù)上的兩件大事：在科學(xué)上，他終結(jié)了（金笛）這一虛假元素的存在；在技術(shù)上，他發(fā)明了一種基于稀土、即將改變?nèi)祟愓彰魇返漠a(chǎn)品。

這一切的靈感，可以追溯到他與導(dǎo)師本生（德國化學(xué)家）的交流。本生燈是良好的實(shí)驗(yàn)器具，卻無法用于照明。但本生曾敏銳地指出，煤氣照明的未來取決于火焰中燃燒的固體物質(zhì)。這句話如同種子，深植于韋爾斯巴赫心中。當(dāng)他離開海德堡大學(xué)時(shí)，帶走的不僅是學(xué)位證書和礦物樣品，更有這個(gè)將照亮世界的想法。

在韋爾斯巴赫之前，早期的汽燈紗罩已然出現(xiàn)，其原理是利用硝酸鹽溶液浸泡紗布，高溫灼燒后形成金屬氧化物網(wǎng)罩，從而發(fā)出亮光。但先驅(qū)往往成為先烈，這些早期產(chǎn)品或因成本高昂，或因效果不穩(wěn)，都未能真正推廣。韋爾斯巴赫的優(yōu)勢在于他對稀土元素的深刻理解。1885年，他獨(dú)辟蹊徑，利用稀土嘗試發(fā)光效果，成功研發(fā)出一種全新配方的汽燈紗罩——包含60%的氧化鎂、20%的氧化鑭和20%的氧化釔。這被視為稀土元素在工業(yè)上的首次成功應(yīng)用，堪稱“稀土工業(yè)的黎明”。

韋爾斯巴赫不僅是個(gè)發(fā)明家，更是個(gè)精明的商人。他沒有選擇公開配方，而是采取了神秘的“特許經(jīng)營”模式：將紗罩浸液的成分列為最高機(jī)密，在多個(gè)國家申請專利，然后授權(quán)給各國廠商，只允許他們使用由自己總廠統(tǒng)一配制的神秘浸液進(jìn)行生產(chǎn)。1887年，他甚至買下一家破產(chǎn)的制藥廠，招募化學(xué)家和工人，全力生產(chǎn)關(guān)鍵原料硝酸釷和硝酸釔。

然而，創(chuàng)業(yè)之路從非坦途。第一代稀土紗罩質(zhì)地脆弱，且發(fā)出的光線中綠光過多，照明效果并不理想。與此同時(shí)，愛迪生等人的電燈技術(shù)正在迅猛發(fā)展，帶來了巨大的競爭壓力。到了1890年前后，下游特許廠商經(jīng)營困難，甚至威脅起訴，韋爾斯巴赫被迫關(guān)閉了工廠。

二、絕地反擊：一盞汽燈如何點(diǎn)燃整個(gè)稀土產(chǎn)業(yè)

工廠雖然關(guān)閉，但設(shè)備和希望還在。在人心渙散、團(tuán)隊(duì)解散的低谷期，韋爾斯巴赫幾乎獨(dú)自堅(jiān)守在空蕩的廠房里。轉(zhuǎn)機(jī)來自一個(gè)看似無關(guān)的任務(wù)。他的一位前團(tuán)隊(duì)成員在為一本《無機(jī)化學(xué)手冊》撰稿時(shí)，偶然讀到學(xué)者布瓦博德朗（法國化學(xué)家，以發(fā)現(xiàn)鎵和鏑等元素而聞名）的論文，其中描述了一種含鉻氧化鋁的發(fā)光現(xiàn)象。他們重復(fù)實(shí)驗(yàn)后驚喜地發(fā)現(xiàn)，這種光的效果遠(yuǎn)超他們之前的研究成果。

這一發(fā)現(xiàn)讓韋爾斯巴赫大為振奮，他立刻重整旗鼓，帶領(lǐng)殘余的力量開始對大量物質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)性測試。經(jīng)過無數(shù)次失敗與嘗試，他終于找到了那個(gè)堪稱“完美”的紗罩浸液新配比：硝酸釷1000克、硝酸鈰10克、硝酸鈹5克、硝酸鎂1.5克，再加2000克水制成混合液。 這一配比下的紗罩，發(fā)出的光線不再是惱人的綠色，而是更柔和、更明亮的白光，使用壽命也大大延長。

1891年11月4日，成為改變歷史的時(shí)刻。 配有這款新型紗罩的汽燈在維也納歌劇院咖啡館外公開亮相，其優(yōu)異的照明效果立刻引起巨大轟動(dòng)。這不僅僅是一款新產(chǎn)品的成功，更標(biāo)志著現(xiàn)代稀土工業(yè)的正式誕生。因?yàn)槠麩艏喺值木薮笮枨?，直接拉?dòng)了對稀土原料（如獨(dú)居石）的開采，進(jìn)而推動(dòng)了稀土分離、提純等一系列產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

20 世紀(jì)初的家用吊燈與燈頭上的稀土紗罩

在韋爾斯巴赫的白熾汽燈面前，舊的照明方式相形見絀：蠟燭和煤油燈亮度有限，只適合小空間；而亮度尚可的煤氣燈則煙霧繚繞、氣味刺鼻且有損健康。新型稀土汽燈一經(jīng)推出，便以無味、明亮、安全、便宜的絕對優(yōu)勢風(fēng)靡整個(gè)歐洲，從街道、工廠到商鋪、家庭，迅速取代了舊式光源。他的工廠在9個(gè)月內(nèi)就售出了9萬盞新型燈罩。即便到了1913年，通用電氣已造出廉價(jià)的鎢絲燈泡多年之后，韋爾斯巴赫汽燈的全球年產(chǎn)量仍高達(dá)3億盞，其影響力之持久可見一斑。

三、永不熄滅的創(chuàng)新之火：從汽燈、電燈到口袋里的火光

白熾汽燈的巨大成功并未讓韋爾斯巴赫滿足，他“更多光”的追求延伸到了新興的電燈領(lǐng)域。韋爾斯巴赫敏銳地投身于此，在多種金屬中，他選擇了當(dāng)時(shí)被認(rèn)為是熔點(diǎn)最高的金屬——鋨來制作燈絲。

然而，他犯了一個(gè)化學(xué)家不該犯的錯(cuò)誤，他以為鋨是熔點(diǎn)最高的金屬，于是想盡各種辦法， 要利用鋨制造燈絲， 但他忽視了鎢。盡管后來發(fā)現(xiàn)鋨的熔點(diǎn)并非最高，且其材質(zhì)堅(jiān)硬易碎，加工難度極大，但韋爾斯巴赫再次展現(xiàn)了其發(fā)明家的韌性。他利用四氧化鋨易揮發(fā)的特性，創(chuàng)新工藝，最終在1893年制成了鋨絲白熾電燈并獲得專利，這比著名的鎢絲燈泡還早了十多年。雖然鋨絲燈存在壽命短的缺陷，韋爾斯巴赫甚至想出了“出租燈泡”而非出售的商業(yè)模式來應(yīng)對，但最終，這項(xiàng)發(fā)明未能復(fù)制汽燈的商業(yè)神話。然而，它深刻體現(xiàn)了韋爾斯巴赫作為行業(yè)顛覆者，卻不固步自封、勇于擁抱新技術(shù)的積極態(tài)度。

他的第三項(xiàng)重大發(fā)明，即稀土元素的第二種應(yīng)用——火石，則讓稀土的光芒走進(jìn)了每個(gè)人的口袋。這項(xiàng)靈感源于他早年跟隨本生學(xué)習(xí)時(shí)的一個(gè)發(fā)現(xiàn)：在電解還原稀土金屬時(shí)，鐵質(zhì)電極碰撞會(huì)產(chǎn)生火花，原因是形成了稀土-鐵合金。多年后，利用生產(chǎn)中的稀土廢料，他于1904年獲得“自燃金屬合金”專利，并于1908年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，將800千克混合稀土加工成400萬顆火石。這種利用鈰、鑭等稀土金屬低著火點(diǎn)特性制成的火石，成為打火機(jī)的核心部件，奠定了便攜式點(diǎn)火技術(shù)的基礎(chǔ)，直到被壓電陶瓷逐漸取代。

火石打火機(jī)如今見不到了，但韋爾斯巴赫發(fā)明的火石仍在應(yīng)用， 堪稱野營利器的打火棒就是用混合稀土合金制成的。

韋爾斯巴赫以完全不同的方式塑造了稀土化學(xué)的歷史。

（本文摘自《從此世間有稀土》，該書2025年10月由湖南科學(xué)技術(shù)出版社·原力出版，作者羊頓主要從事通俗科學(xué)讀物，及非虛構(gòu)文本的創(chuàng)作與出版工作，澎湃商學(xué)院獲授權(quán)轉(zhuǎn)載）