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农业“弃儿”摇身成“工业宠儿”碳化硅

2020-01-14 点击:1338

世界上每年都会产生大量的农业废弃物。如何挖掘这些废物中的资源?美国海军研究实验室的研究人员正试图将其转化为高价值碳化硅,可用于各种电子设备和结构应用。

一般来说,人们认为谷壳、玉米秸秆、高梁叶、麦壳和花生壳等农业废弃物价值不大,经常被放回地里。有时它会燃烧,到处冒烟,纳米颗粒漂浮在空气中,造成环境危害。

研究人员意识到,这种农业废弃物的分子态硅含量很高,类似于碳氢化合物。根据物理学家组织网络(Physicists Organization Network)最近的一份报告,基于此,海军研究实验室的赛义德卡德里博士和他的研究团队发现,这些废物可以低成本转化为碳化硅,碳化硅具有多种不同类型的纳米结构和纳米棒。它们在高温下分解农业废弃物,产生碳化硅晶相,碳化硅是一种高度稳定的化合物,含有纳米晶体、纳米棒和各种形状的纳米线。通过有选择地在高温和低温下处理,研究人员可以系统地检查温度上升和冷却速率在这一转变中的作用。他们观察到加热和冷却过程直接影响扩展缺陷的形成机制,这可以调节这些纳米粒子的光学、电学和结构性质。

碳化硅具有高击穿电压、高热导率、化学惰性、形状稳定性、宽带隙和机械硬度,并且耐高辐射。它集众多优点于一身,在许多商业电子和结构设备中发挥着重要作用。最近,碳化硅纳米粒子被证明有望在中红外纳米光学、化学传感和光学材料中取代等离子体金属。Kadri博士解释说,这些由农业废弃物产生的碳化硅纳米线和纳米棒可以用于各种工业和潜在的纳米技术领域。

海军研究实验室团队正在研究将碳化硅用于化学传感、光学材料、结构复合材料和纳米电子的可能性。展望未来,碳化硅纳米粒子也有望帮助红外光谱。

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