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俄罗斯黑科技:利用木材废料制备高品质碳化硅
2021年11月05日 发布 分类:技术前沿 点击量:234
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日前,俄罗斯国立科技大学(NUST-MISIS)和托木斯克理工学院(Tomsk Polytechnic University)的研究人员提出了一种从木材加工废料中获取工业级碳化硅的简单且经济的方法,该成果发表于材料化学与物理期刊(Materials Chemistry and Physics)。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124938

碳化硅应用广泛,冶金领域用量最大

过去的研究中,不同类型的木材和粮食作物已经产生了不同的生物形态碳化物,这些研究中包括山毛榉、栎树、松树、椴树、玉米秸秆、小米等,近来人们还尝试利用各种工业材料如纤维板、纸、压缩木粉复合板,铸竹纤维素等合成生物形态碳化硅。但是,目前生物形态碳化硅的生产技术还不完善——合成产物的性质往往是不可预测的。此外,用木炭生产碳化硅的传统方法非常耗时。

此次研究采用直流电弧等离子体法,以炭和硅为原料,在环境空气中进行低压直流电弧放电,从而获得高品质碳化硅粉体。具体流程为在电流为220A时,在25-30秒的时间内进行三次电弧处理,可以使初始硅完全转变为碳化物。通过在800℃的常压炉中对材料进行退火,可以从合成产物中纯化出所制备的碳化硅相。该方法的一个重要优点是合成过程简单,不需要密封室、惰性气体或真空泵。另一个重要的优点是与传统方法相比,合成所需的时间非常少(从几秒钟到几分钟不等)。此外,碳的最初来源是木材废料。

所得粉体具有最佳的晶格参数(4.359A),其形貌与木炭相似。所制备材料的缺点是氧含量高达4.6at%(原子百分含量),可能存在表面氧化层,这是所述方法和用其他方法获得的基于碳化硅的材料的特征。然而,这种缺点可以通过用碱性溶液处理粉末来弥补。


编译 YUXI

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