中国粉体网讯 新型陶瓷作为新材料的重要分支，已经成为许多高技术领域发展的关键材料，陶瓷人的贡献与智慧关乎着我国整个工业的发展与进步。2023年3月9日，由中国粉体网主办，萍乡市湘东区人民政府、江西萍乡龙发实业股份有限公司、萍乡市工业陶瓷行业商会协办的“第五届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”在江西萍乡湘东区会议中心隆重开幕！会议期间，我们邀请到众多专家学者做客“对话”栏目，围绕新型陶瓷技术与产业发展进行访谈交流。本期我们邀请到的是上海硅酸盐研究所的王士维研究员。
中国粉体网：目前关于高纯氧化铝的概念稍显模糊，有些产业界人士将3N级氧化铝也称为高纯氧化铝，请问王老师，纯度达到多少可被称为“高纯氧化铝”？
王士维研究员：我们所说的高纯氧化铝一般是指纯度达到99.99%（4N）以上的氧化铝。其实氧化铝含量达60%就可以用于高压电瓷的生产了，半导体制备装备用的99.5%纯度氧化铝相比60%纯度已经提高了非常多了，但目前普遍认为4N级以上的氧化铝才被称为高纯氧化铝。
中国粉体网：高纯氧化铝需要去除的主要杂质有哪些？这些杂质对材料的性能有何影响？
王士维研究员：主要有硅、钙、铁、钠、钾等五种杂质。铁杂质的存在会使烧结后的材料发黑发暗；钠、钾杂质会影响材料的电性能，导致其电性能变差；剩余两种杂质会导致材料在烧结过程中晶粒异常长大。所以我们要求这些杂质含量尽可能的降低，比如说降到20ppm以下。
中国粉体网：目前，国家层面对高纯氧化铝材料极为重视，它的重要价值体现在哪些方面？
王士维研究员：今天在报告中我讲到了，高纯氧化铝的应用极为广泛，它是众多高技术领域的关键原材料，例如它可以用来制造半导体设备用精密陶瓷部件、多种透明陶瓷等，所以国家对其极为重视。尤其是在国外对我们卡脖子的深度和广度越来越大的局面下，高纯氧化铝材料自主可控已经成为我国实现全面国产替代必不可少的一环。
中国粉体网： 据了解，您在透明陶瓷领域有着多年的研究，那么透明氧化铝陶瓷对原材料的纯度及其它性能指标有何要求？
王士维研究员：透明氧化铝陶瓷对材料的纯度要求是比较高的，像我前面所说的，如果铁杂质含量过高，烧出来的氧化铝透明陶瓷会发黑发暗；硅、钙等杂质含量高了也不行，会影响材料的显微结构。这只是我们强调需要注意的低杂质含量方面，还有一个关键问题，即粉体颗粒的分散性问题，如果颗粒团聚严重，即使你采用99.99%纯度的原料也制备不出合格的透明陶瓷。除此之外，还有一个关键之处是对氧化铝粉体的烧结活性也有严格的要求。
中国粉体网： 工业上生产普通氧化铝陶瓷时会存在造粒环节，那制备透明陶瓷时是否仍需要造粒？
王士维研究员：这要看具体采用哪种成型方法。如果是做平板产品，我们可以采用干压成型或等静压成型，这种情况下需要造粒。如果做高压钠灯灯管这类管状产品时，可以采用挤出成型，这种情况就不需要造粒。还有一种成型方式叫注凝成型，我们通过把陶瓷颗粒在水中分散均匀以后，加入有机物使其形成网络结构直接固化成型，这种工艺也不需要造粒环节。
中国粉体网：就您刚才讲到的注凝成型，您曾打过生动的比喻，说它是像“做豆腐”一样的成型方式，您能给我们详细介绍一下吗？
王士维研究员：这个成型方式的确与做豆腐有极大的相似之处。豆腐有两种，一种是采用古老的方法，也就是我们常说的卤水点豆腐，这种加工方式在汉朝就已出现。另一种方法做出来的叫聚酯豆腐，这种豆腐比较柔软，在超市里可以买到。这两种方法的原理不一样，卤水点豆腐是利用卤水将豆浆中颗粒所带的电荷中和掉，原本带同电荷的颗粒便不再互相排斥，从而聚集到一起形成豆腐。聚酯豆腐是在豆浆中加入一种叫葡糖酸-δ-内酯的有机物，形成网络结构，把颗粒给固定住，就像丝网捕鱼一样。
将这种方法应用到陶瓷生产中工艺比较简单，可以避免像干压成型需要造粒等繁琐步骤，而且成本较低，不需要复杂的设备。同时，由于陶瓷浆料中的颗粒分散均匀，原位固化后其显微结构也非常均匀，这也是该方法自1991年以来迅速发展的原因。我们也开发出了自己的注凝体系，做出来的产品性能非常好，在江西萍乡已经实现了产业化。
中国粉体网：目前已经实现产业化生产高纯氧化铝的工艺主要有哪些？技术难点有哪些？
王士维研究员：目前国内已经实现产业化生产高纯氧化铝的工艺主要有硫酸铝铵热解法、碳酸铝铵热解法、醇盐水解法、高纯铝直接水解法。目前硫酸铝铵热解法已经被淘汰了，它的煅烧过程会产生二氧化硫和三氧化硫，对大气污染较为严重；而其它三种方法目前仍被生产企业广泛采用。目前来看，实现“高纯度”这一指标难度不大，关键在于实现粉体的高分散性能。如何解决团聚问题，提高其分散性是目前的技术难点。
中国粉体网：改良拜耳法是否始终都无法实现“高纯”这一目标？
王士维研究员：采用改良拜耳法的话，理论上如果进行反复提纯也可以制得高纯氧化铝，这样一来它的能耗就比较高，所以一般不被采用。
中国粉体网：目前我国的高纯氧化铝生产处于什么水平？与国外企业的差距体现在哪些方面？
王士维研究员：近十来年，我国的高纯氧化铝生产水平已经取得了长足的进步，出现了一批高纯氧化铝生产企业，产品的纯度能够提上来，批量化生产也能达到一定的水平。与国外相比，我认为存在的问题主要还是体现在产品的分散性方面。
中国粉体网：针对目前我国高纯氧化铝的发展现状，您有何建议？
王士维研究员：这个问题我在报告中有所谈及，目前做粉的人与下游用粉的人联系不紧密，做粉的人往往并不真正清楚做陶瓷需要用什么样的粉。现在的中小企业不具有很强的自主研发能力，我认为他们应该与高校等科研机构联合起来，把下游的具体需求以及上游存在的问题弄清楚。这就需要科研机构积极参与进来，把用户和供应商接应起来，这个问题将会得到很好的解决。
中国粉体网：好的，今天的采访就到这里，谢谢王老师。
（中国粉体网编辑整理/山川）
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