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、稻殼等農業副產物，我國每年產生類似水稻的農業副產物有數億噸。傳統焚燒處理嚴重污染環境，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余種農業副產物檢測后發現，水稻中氧化硅含量高，粒度均勻。

如何低溫便捷地從稻桿、稻殼等農業副產物中大規模合成納米碳化硅，并控制其尺寸形態是技術難點。國內外工業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年可為企業新增營業額1000萬元以上。當前項目已完成中試階段，正在和企業開展戰略合作進行產品試用，團隊計劃在各村鎮建立農業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行主任顧華志教授稱贊這項成果：“實現了農業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村振興新方式。”

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，計劃開發完善的納米碳化硅轉化技術，把其他農業副產物利用起來，助力發展綠色農業，做鄉村振興的實踐者！”