Världen över, miljarder pund jordbruksavfall genereras varje år. Forskare vid U.S.Naval Research Laboratory (NRL) undersöker sätt att omvandla detta avfall till högkvalitativ kiselkarbid som kan användas för en mängd olika elektroniska och strukturella tillämpningar.

Jordbruksavfallsprodukter, som risskal, majsstjälkar, majskolvar, sorghumblad, vete agnar, jordnötsskal, och andra skal och rester anses inte ha något värde och plöjs ofta i fälten. De avyttras ibland genom att bränna, som skapar miljöfaror genom utsläpp av aska, CO ₂ , och nanopartiklar i luften.

Forskare är medvetna om att detta jordbruksavfall har betydligt hög kiseldioxidhalt i ett molekylärt tillstånd, liknande kolväten. Beväpnad med den kunskapen, NRL:s Dr Syed B. Qadri och hans forskargrupp har upptäckt att dessa jordbruksavfallsprodukter ekonomiskt kan omvandlas till kiselkarbid (SiC) bestående av nanostrukturer och nanoroder i olika polytyper. NRL -teamet uppnådde detta genom pyrolys av jordbruksavfallet för att producera de kristallina faserna av kiselkarbid, en mycket stabil förening, i olika former av nanokristaller, nanoroder, och nanotrådar. Genom att selektivt värma och kyla jordbruksavfallsprodukterna, de kunde systematiskt undersöka rollen som temperaturökning och kylningshastigheter. De observerade att denna uppvärmnings- och kylprocess direkt påverkar de utökade defektbildningsmekanismerna som hjälper till att modifiera det optiska, elektrisk, och strukturella egenskaper hos dessa nanopartiklar.

På grund av dess unika egenskaper - hög nedbrytningsspänning, kemisk tröghet, hög värmeledningsförmåga, dimensionell stabilitet, brett bandgap, hög strålningsmotstånd, och mekanisk hårdhet — SiC är användbart i många kommersiella elektroniska och strukturella enheter. På senare tid, SiC-nanopartiklar har visats som ett lovande alternativ till plasmoniska metaller i mitten av infrarött nanoskala, kemisk avkänning, och optiska metamaterial. Dr Qadri förklarar, "Dessa SiC -nanotrådar och nanorör tillverkade av jordbruksavfallsprodukter kommer att ha många industriella och potentiella nanotekniska tillämpningar."

NRL -forskargruppen undersöker potentialen för användning av SiC för kemisk avkänning, optiska metamaterial, strukturella kompositer, och elektronisk nanoskala. Ser till framtiden, SiC -nanopartiklar lovar också att ge dramatiska förbättringar inom IR -spektroskopi.