编者按：

为深入贯彻国家创新驱动发展战略，切实提升教育服务区域创新发展、协调发展、绿色发展能力。学校主动担当、积极作为，制定并实施了《沈阳工程学院服务振兴技术创新研发先导计划暂行管理办法》，为学校科研创新筑牢制度根基。办法推行后，创新机制成效显著。通过“揭榜挂帅”“成果闭环管理”“产学深度融合”机制，学校在能源电力领域立足“源、网、荷、储”专业布局，科研成果实现重大突破，一批实用性强的创新成果不断涌现，为地方经济发展和产业升级注入强劲动力。

为全面展示近年来科研工作取得的丰硕成果，学校推出“创新机制发力，科研硕果盈枝”系列报道，围绕“源侧”篇、“网侧”篇、“荷侧”篇、“储侧”篇集中展现科研风采，激励更多师生投身科技创新，全面助力学校高质量发展。

“源侧”篇③

一、成果技术领域：新能源及清洁能源

二、成果简介：

碳化硅作为第三代半导体核心材料，凭借耐高压和高热导特性，在新能源汽车、智能电网、储能及航空航天领域的战略意义重大，是驱动全球能源基础设施向高效可持续演进的关键材料。然而，传统碳化硅制备工艺存在高能耗、高污染、产物纯度低等瓶颈，在全球碳化硅产业年碳排放量超过200万吨的背景下，原料利用率不足60%，资源浪费严重；同时，我国稻壳年产能超4200万吨，其中超400万吨/年被简易焚烧，既造成资源浪费，又排放PM2.5、多环芳烃及二噁英等污染物，对区域性环境造成影响。

针对上述问题，团队开发了“生物质基碳化硅高效绿色制备与改性工艺”，并配套设计“生物质碳化硅制备试验平台”。该工艺以稻壳为核心碳源，结合中低温催化碳热还原技术、高频脉冲电磁快速加热及激光辅助加热工艺，实现生物质热解与碳化硅合成的高效协同。该成果突破传统工艺高能耗瓶颈，在大幅减少碳排放与提升碳化硅纯度与性能的同时，推动稻壳等生物质资源高值化利用，并满足新能源、电子器件等领域对高性能碳化硅材料的需求。

三、技术创新点：

1.技术解决方案

（1）采用生物质（稻壳）为碳源，创新融合中低温催化碳热还原技术、高频脉冲电磁快速加热及激光辅助加热工艺，集成精准控温及气氛保护系统，可实现碳化硅高效绿色制备；合成温度从传统1600℃以上降至1200℃~1400℃区间，能耗降低20%以上，避免了传统工艺纯度低、周期长、污染重的问题。

（2）配套开发“生物质碳化硅制备试验平台”，可实时分析热解温度、气氛类型、稻壳碳/SiO₂掺混比等参数对产物纯度、产率的影响，支持连续化生产与参数动态调控；同时构建“原料—产物—副产物”闭环利用体系，将反应伴生的CO/SiO气体原位催化重组为硅碳复合气凝胶，残余硅酸盐转化为多孔硅基载体，资源利用率提升至60%以上，大幅缩短生产周期。

（3）通过建立反应动力学模型，实时监测生物质热解挥发分迁移、高温固相反应（SiO₂+C→SiC）与气相反应（SiO参与）过程，实现碳化硅晶体成核与生长的定向调控；提升产物晶须产量与性能稳定性，解决传统工艺晶体形貌难调控的问题。

2.技术指标对比国内外的先进性

（1）材料性能：碳化硅纯度≥98%（传统固相法通常＜95%），平均晶粒尺寸≤100nm，比表面积＞100m²/g，热导率＞150W·(m·K)-1，核心性能达到工业级高端材料标准，优于国内同类绿色制备工艺产物；

（2）工艺效率：生物质热解率≥85%，合成周期较液相法缩短50%以上，适配连续化生产，升温速率与控温精度（误差≤±5℃）高于国际主流绿色制备技术，可满足规模化应用需求；

（3）绿色指标：能耗较传统气相法降低20%以上，碳排放减少60%，稻壳原料利用率提升至60%以上，全程无有毒催化剂或有机溶剂，废气废渣零排放。

四、商业价值：

1.填补了国内生物质基碳化硅高效绿色制备工艺的空白，解决了传统碳化硅制备高能耗、高污染、产物纯度低，以及稻壳等生物质资源低效焚烧浪费的问题，预计年产值可达千万级；

2.该工艺及配套平台可为新能源汽车、智能电网、储能、5G通信等领域提供高性能碳化硅材料，推动农林废弃物高值化利用，契合国家“碳达峰、碳中和”、乡村振兴及东北老工业基地振兴战略，对减少区域大气污染（缓解稻壳焚烧导致的灰霾问题）、促进工农协同发展、赋能绿色产业升级具有重要意义。

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