10月9日,长江云新闻记者从武汉科技大学获悉,该校材料学部“志同‘稻’合”学生团队采用低温镁热技术,从稻秆、稻壳中提取制作一种半导体材料——纳米碳化硅,颗粒尺寸可细达30nm,纯度达99.99%,使稻壳附加值提升9倍以上。

水稻含有稻秆、稻壳等农业副产物,我国每年产生类似水稻的农业副产物有数亿吨。传统焚烧处理严重污染环境,现在常作饲料和生物能源,收益小,附加值低。

学校团队负责人韦奕麒从2021年起研究碳化硅,带领团队成员赴各地农村调研,看到农业副产物堆积十分严重,综合利用率不足50%。经过对30余种农业副产物检测后发现,水稻中氧化硅含量高,粒度均匀。

团队在农村调研 学校供图

如何低温便捷地从稻秆、稻壳等农业副产物中大规模合成纳米碳化硅,并控制其尺寸形态是技术难点。国内外工业常用碳热还原法制备,温度达1600~2200℃,能耗大,纯度低,转化工艺复杂。

团队在制备产品 学校供图

该团队通过实验和热力学计算,经过数百次尝试,优化工艺参数,将稻秆、稻壳中的天然纳米氧化硅与碳反应,转化为颗粒均匀的纳米碳化硅产品。反应过程中,团队自研低温镁热技术和动态热量控制技术,突破了镁热过程因局部高温引起的纳米碳化硅烧结问题,保障颗粒尺寸细小均匀。

团队负责人韦奕麒和碳化硅产品 学校供图

据介绍,团队曾在乡村开展试点工作,面向农户以高于市场100%的价格收购稻壳,并采用低温工艺生产高纯度纳米碳化硅产品,三年可为企业新增营业额1000万元以上。当前项目已完成中试阶段,正在和企业开展战略合作进行产品试用,团队计划在各村镇建立农业副产物原料加工基地,助农增收。

武科大耐火材料与冶金国家重点实验室执行主任顾华志教授表示:“这项成果实现了农业副产物高附加值利用,提高了农民收入,探索出一种科技助力乡村振兴新方式。”

纳米碳化硅可用于芯片制造、高端陶瓷等,全球碳化硅产量供不应求。韦奕麒表示:“我们还将迭代技术,计划开发完善的纳米碳化硅转化技术,把其他农业副产物利用起来,助力发展绿色农业,做乡村振兴的实践者!”

(长江云新闻记者 吴宝洪 通讯员 邹逸凡 程毓 )

(来源:长江云新闻)

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