中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊(記者 程墨 通訊員 鄒逸凡)10月8日,記者從武漢科技大學(xué)獲悉,該校材料學(xué)部“志同‘稻’合”學(xué)生團(tuán)隊(duì)采用低溫鎂熱技術(shù),從稻桿、稻殼中提取制作一種半導(dǎo)體材料——納米碳化硅,顆粒尺寸可細(xì)達(dá)30nm,純度達(dá)99.99%,使稻殼附加值提升9倍以上。
水稻含有稻桿、稻殼等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物,我國(guó)每年產(chǎn)生類(lèi)似水稻的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物有數(shù)億噸。傳統(tǒng)焚燒處理嚴(yán)重污染環(huán)境,現(xiàn)在常作飼料和生物能源,收益小,附加值低。
該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人韋奕麒從2021年起研究碳化硅,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員赴各地農(nóng)村調(diào)研,看到農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物堆積十分嚴(yán)重,綜合利用率不足50%。經(jīng)過(guò)對(duì)30余種農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物檢測(cè)后發(fā)現(xiàn),水稻中氧化硅含量高,粒度均勻。
如何低溫便捷地從稻桿、稻殼等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物中大規(guī)模合成納米碳化硅,并控制其尺寸形態(tài)是技術(shù)難點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外工業(yè)常用碳熱還原法制備,溫度達(dá)1600~2200℃,能耗大,純度低,轉(zhuǎn)化工藝復(fù)雜。
該團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和熱力學(xué)計(jì)算,經(jīng)過(guò)數(shù)百次嘗試,優(yōu)化工藝參數(shù),將稻桿、稻殼中的天然納米氧化硅與碳反應(yīng),轉(zhuǎn)化為顆粒均勻的納米碳化硅產(chǎn)品。反應(yīng)過(guò)程中,團(tuán)隊(duì)自研低溫鎂熱技術(shù)和動(dòng)態(tài)熱量控制技術(shù),突破了鎂熱過(guò)程因局部高溫引起的納米碳化硅燒結(jié)問(wèn)題,保障顆粒尺寸細(xì)小均勻。
韋奕麒介紹,團(tuán)隊(duì)曾在鄉(xiāng)村開(kāi)展試點(diǎn)工作,面向農(nóng)戶(hù)以高于市場(chǎng)100%的價(jià)格收購(gòu)稻殼,并采用低溫工藝生產(chǎn)高純度納米碳化硅產(chǎn)品,3年可為企業(yè)新增營(yíng)業(yè)額1000萬(wàn)元以上。當(dāng)前項(xiàng)目已完成中試階段,正在和企業(yè)開(kāi)展戰(zhàn)略合作進(jìn)行產(chǎn)品試用,團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在各村鎮(zhèn)建立農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物原料加工基地,助農(nóng)增收。
武漢科技大學(xué)耐火材料與冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任顧華志教授稱(chēng)贊這項(xiàng)成果:“實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物高附加值利用,提高了農(nóng)民收入,探索出一種科技助力鄉(xiāng)村振興新方式?!?/p>
納米碳化硅可用于芯片制造、高端陶瓷等,全球碳化硅產(chǎn)量供不應(yīng)求。韋奕麒表示:“我們還將迭代技術(shù),計(jì)劃開(kāi)發(fā)完善的納米碳化硅轉(zhuǎn)化技術(shù),把其他農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物利用起來(lái),助力發(fā)展綠色農(nóng)業(yè),做鄉(xiāng)村振興的實(shí)踐者!”
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