Российские ученые предложили новый способ производства карбида кремния из отходов деревообрабатывающей промышленности. Этот метод простой, быстрый и относительно дешевый. Исследование опубликовано в журнале Materials Chemistry and Physics.
Карбид кремния — тугоплавкое, химически стойкое твердое вещество, обладающее полупроводниковыми свойствами. Он способен заменить минерал муассанита, обладающий крайне высокой твердостью (близкой к алмазу). Он вступает в химические реакции с большим количеством кислот, нагревается до 1500 °С и выдерживает воздействие радиации. Карбид кремния широко применяется в металлургии, ювелирной промышленности, строительстве, автомобилестроении и других областях. Биоморфные карбиды создают из вторичных продуктов, полученных из возобновляемого сырья (различные виды древесины и зерновых, включая дуб, сосну, бук, липу, кукурузу). Существуют попытки его производства из бумаги, производных бамбукового волокна и т. д. Однако на сегодняшний день способы получения биоморфного карбида кремния неэффективны и не позволяют получать конечный продукт со стабильными характеристиками.
Российские ученые создали новый метод получения карбида кремния. Он производится из древесного угля и кремния в плазме низковольтной электрической дуги постоянного тока при комнатной температуре с использованием электродугового реактора с графитовыми электродами. Тройная обработка исходного материала в плазме электрической дуги на протяжении 25–30 секунд под напряжением в 220 ампер полностью превращает кремний в его карбид. Полученную фазу карбида кремния можно очистить от продуктов синтеза путем отжига в атмосферной печи при температуре 800 °C. При этом синтез не требует вакуума и инертных газов. Сам процесс синтеза отличается своей быстротой — требуется всего от нескольких секунд до пары минут. В качестве первичного источника угля ученые использовали отходы деревообрабатывающей промышленности.
«Нам удалось синтезировать дорогостоящий, ценный карбид кремния из бросовых древесных отходов. Предложенный нами метод позволит не только снабжать промышленность высококачественным карбидом кремния с меньшими временными и финансовыми затратами, но и утилизировать отходы деревообрабатывающей промышленности», — говорит профессор Александр Громов, один из авторов исследования, заведующий лабораторией «Катализ и переработка углеводородов» НИТУ «МИСиС». Свойства нового материала схожи со свойствами древесного угля. При этом оксидный слой, неизбежно образующийся на образцах, созданных на основе карбида кремния, можно легко удалить алкалиновым раствором.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
