武漢科技大學團隊讓水稻生出半導體材料

中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 程墨 通訊員 鄒逸凡）10月8日，記者從武漢科技大學獲悉，該校材料學部“志同‘稻’合”學生團隊采用低溫鎂熱技術，從稻桿、稻殼中提取制作一種半導體材料——納米碳化硅，顆粒尺寸可細達30nm，純度達99.99%，使稻殼附加值提升9倍以上。

水稻含有稻桿、稻殼等農業(yè)副產物，我國每年產生類似水稻的農業(yè)副產物有數億噸。傳統(tǒng)焚燒處理嚴重污染環(huán)境，現在常作飼料和生物能源，收益小，附加值低。

該團隊負責人韋奕麒從2021年起研究碳化硅，帶領團隊成員赴各地農村調研，看到農業(yè)副產物堆積十分嚴重，綜合利用率不足50%。經過對30余種農業(yè)副產物檢測后發(fā)現，水稻中氧化硅含量高，粒度均勻。

如何低溫便捷地從稻桿、稻殼等農業(yè)副產物中大規(guī)模合成納米碳化硅，并控制其尺寸形態(tài)是技術難點。國內外工業(yè)常用碳熱還原法制備，溫度達1600~2200℃，能耗大，純度低，轉化工藝復雜。

該團隊通過實驗和熱力學計算，經過數百次嘗試，優(yōu)化工藝參數，將稻桿、稻殼中的天然納米氧化硅與碳反應，轉化為顆粒均勻的納米碳化硅產品。反應過程中，團隊自研低溫鎂熱技術和動態(tài)熱量控制技術，突破了鎂熱過程因局部高溫引起的納米碳化硅燒結問題，保障顆粒尺寸細小均勻。

韋奕麒介紹，團隊曾在鄉(xiāng)村開展試點工作，面向農戶以高于市場100%的價格收購稻殼，并采用低溫工藝生產高純度納米碳化硅產品，3年可為企業(yè)新增營業(yè)額1000萬元以上。當前項目已完成中試階段，正在和企業(yè)開展戰(zhàn)略合作進行產品試用，團隊計劃在各村鎮(zhèn)建立農業(yè)副產物原料加工基地，助農增收。

武漢科技大學耐火材料與冶金國家重點實驗室執(zhí)行主任顧華志教授稱贊這項成果：“實現了農業(yè)副產物高附加值利用，提高了農民收入，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，全球碳化硅產量供不應求。韋奕麒表示：“我們還將迭代技術，計劃開發(fā)完善的納米碳化硅轉化技術，把其他農業(yè)副產物利用起來，助力發(fā)展綠色農業(yè)，做鄉(xiāng)村振興的實踐者！”