《从此世间有稀土》：一盏汽灯如何点燃整个稀土产业

《从此世间有稀土》，羊顿著，湖南科学技术出版社·原力出版2025年10月版

在爱迪生凭借电灯闻名世界之前，一位名叫韦尔斯巴赫（奥地利化学家，主要贡献包括发现镨元素、开发钍铈合金汽灯纱罩和自燃合金）的科学家，已经用稀土元素点燃了全球的夜晚。他的座右铭“Plus Lucis”（更多光），驱动他完成了从汽灯纱罩到金属灯丝的革命性发明。他不仅是一位科学家，更是一位精明的企业家，他的故事，是一部关于光明的传奇。

一、“更多光”的执念：稀土照明的破晓时刻

“Plus Lucis”（更多光），这句拉丁文格言是韦尔斯巴赫一生的写照。它不仅是科学探索的工具，更是他作为发明家和企业家的一切主题。时间回到1885年，韦尔斯巴赫同时完成了科学与技术上的两件大事：在科学上，他终结了（金笛）这一虚假元素的存在；在技术上，他发明了一种基于稀土、即将改变人类照明史的产品。

这一切的灵感，可以追溯到他与导师本生（德国化学家）的交流。本生灯是良好的实验器具，却无法用于照明。但本生曾敏锐地指出，煤气照明的未来取决于火焰中燃烧的固体物质。这句话如同种子，深植于韦尔斯巴赫心中。当他离开海德堡大学时，带走的不仅是学位证书和矿物样品，更有这个将照亮世界的想法。

在韦尔斯巴赫之前，早期的汽灯纱罩已然出现，其原理是利用硝酸盐溶液浸泡纱布，高温灼烧后形成金属氧化物网罩，从而发出亮光。但先驱往往成为先烈，这些早期产品或因成本高昂，或因效果不稳，都未能真正推广。韦尔斯巴赫的优势在于他对稀土元素的深刻理解。1885年，他独辟蹊径，利用稀土尝试发光效果，成功研发出一种全新配方的汽灯纱罩——包含60%的氧化镁、20%的氧化镧和20%的氧化钇。这被视为稀土元素在工业上的首次成功应用，堪称“稀土工业的黎明”。

韦尔斯巴赫不仅是个发明家，更是个精明的商人。他没有选择公开配方，而是采取了神秘的“特许经营”模式：将纱罩浸液的成分列为最高机密，在多个国家申请专利，然后授权给各国厂商，只允许他们使用由自己总厂统一配制的神秘浸液进行生产。1887年，他甚至买下一家破产的制药厂，招募化学家和工人，全力生产关键原料硝酸钍和硝酸钇。

然而，创业之路从非坦途。第一代稀土纱罩质地脆弱，且发出的光线中绿光过多，照明效果并不理想。与此同时，爱迪生等人的电灯技术正在迅猛发展，带来了巨大的竞争压力。到了1890年前后，下游特许厂商经营困难，甚至威胁起诉，韦尔斯巴赫被迫关闭了工厂。

二、绝地反击：一盏汽灯如何点燃整个稀土产业

工厂虽然关闭，但设备和希望还在。在人心涣散、团队解散的低谷期，韦尔斯巴赫几乎独自坚守在空荡的厂房里。转机来自一个看似无关的任务。他的一位前团队成员在为一本《无机化学手册》撰稿时，偶然读到学者布瓦博德朗（法国化学家，以发现镓和镝等元素而闻名）的论文，其中描述了一种含铬氧化铝的发光现象。他们重复实验后惊喜地发现，这种光的效果远超他们之前的研究成果。

这一发现让韦尔斯巴赫大为振奋，他立刻重整旗鼓，带领残余的力量开始对大量物质进行系统性测试。经过无数次失败与尝试，他终于找到了那个堪称“完美”的纱罩浸液新配比：硝酸钍1000克、硝酸铈10克、硝酸铍5克、硝酸镁1.5克，再加2000克水制成混合液。 这一配比下的纱罩，发出的光线不再是恼人的绿色，而是更柔和、更明亮的白光，使用寿命也大大延长。

1891年11月4日，成为改变历史的时刻。 配有这款新型纱罩的汽灯在维也纳歌剧院咖啡馆外公开亮相，其优异的照明效果立刻引起巨大轰动。这不仅仅是一款新产品的成功，更标志着现代稀土工业的正式诞生。因为汽灯纱罩的巨大需求，直接拉动了对稀土原料（如独居石）的开采，进而推动了稀土分离、提纯等一系列产业链的发展。

20 世纪初的家用吊灯与灯头上的稀土纱罩

在韦尔斯巴赫的白炽汽灯面前，旧的照明方式相形见绌：蜡烛和煤油灯亮度有限，只适合小空间；而亮度尚可的煤气灯则烟雾缭绕、气味刺鼻且有损健康。新型稀土汽灯一经推出，便以无味、明亮、安全、便宜的绝对优势风靡整个欧洲，从街道、工厂到商铺、家庭，迅速取代了旧式光源。他的工厂在9个月内就售出了9万盏新型灯罩。即便到了1913年，通用电气已造出廉价的钨丝灯泡多年之后，韦尔斯巴赫汽灯的全球年产量仍高达3亿盏，其影响力之持久可见一斑。

三、永不熄灭的创新之火：从汽灯、电灯到口袋里的火光

白炽汽灯的巨大成功并未让韦尔斯巴赫满足，他“更多光”的追求延伸到了新兴的电灯领域。韦尔斯巴赫敏锐地投身于此，在多种金属中，他选择了当时被认为是熔点最高的金属——锇来制作灯丝。

然而，他犯了一个化学家不该犯的错误，他以为锇是熔点最高的金属，于是想尽各种办法， 要利用锇制造灯丝， 但他忽视了钨。尽管后来发现锇的熔点并非最高，且其材质坚硬易碎，加工难度极大，但韦尔斯巴赫再次展现了其发明家的韧性。他利用四氧化锇易挥发的特性，创新工艺，最终在1893年制成了锇丝白炽电灯并获得专利，这比著名的钨丝灯泡还早了十多年。虽然锇丝灯存在寿命短的缺陷，韦尔斯巴赫甚至想出了“出租灯泡”而非出售的商业模式来应对，但最终，这项发明未能复制汽灯的商业神话。然而，它深刻体现了韦尔斯巴赫作为行业颠覆者，却不固步自封、勇于拥抱新技术的积极态度。

他的第三项重大发明，即稀土元素的第二种应用——火石，则让稀土的光芒走进了每个人的口袋。这项灵感源于他早年跟随本生学习时的一个发现：在电解还原稀土金属时，铁质电极碰撞会产生火花，原因是形成了稀土-铁合金。多年后，利用生产中的稀土废料，他于1904年获得“自燃金属合金”专利，并于1908年实现工业化生产，将800千克混合稀土加工成400万颗火石。这种利用铈、镧等稀土金属低着火点特性制成的火石，成为打火机的核心部件，奠定了便携式点火技术的基础，直到被压电陶瓷逐渐取代。

火石打火机如今见不到了，但韦尔斯巴赫发明的火石仍在应用， 堪称野营利器的打火棒就是用混合稀土合金制成的。

韦尔斯巴赫以完全不同的方式塑造了稀土化学的历史。

（本文摘自《从此世间有稀土》，该书2025年10月由湖南科学技术出版社·原力出版，作者羊顿主要从事通俗科学读物，及非虚构文本的创作与出版工作，澎湃商学院获授权转载）

来源：羊顿