专家解答:高纯单晶α-氧化铝如何实现低温制造?


来源:中国粉体网   空青

[导读]  许杰报告:高纯单晶α-氧化铝粉体的低温制备及形貌调控。

中国粉体网讯  氧化铝是导热填料主力大军,α型Al2O3热导率大约为33~36W/(m·K),体积电阻率约为1010Ω·cm,是良好的导热绝缘填料。α-Al2O3的颗粒形貌有球形、片状、不规则多棱角、蠕虫状、椭球状等多种形态;粒径范围有纳米级、亚微米级和微米级;颗粒结构有多晶和单晶之分,不同的微观结构对导热材料的性能影响很大。


其中,单晶α-Al2O3粉体是由氢氧化铝或者工业氧化铝添加特殊矿化剂,置于高温炉中高温煅烧相转化,冷却后球磨,达到一定粒度后经表面处理、水洗、分级烘干后得到的白色粉末结晶体。其填充性、稳定性、流动性、吸油值等表现都极佳。它与同规格多晶粉体相比,由于热能可直接通过单晶,所以更容易形成导热通道,在导热性能上有明显优势。



α-Al2O3的晶体结构图


α-Al2O3的晶体结构为氧离子按照密排六方排列,其2/3的八面体间隙被铝离子所占据。α相为高温稳定晶型,熔点为2050℃,不溶于酸和碱,其余的都属于不稳定的过渡晶型,他们在高温下最终都转变成α相。


但是,由于α-氧化铝为六方晶系,单晶化生长过程中形貌难以控制,容易出现各向晶粒异常长大等现象。传统高温煅烧过程中往往通过引入大量矿化剂以调控α-氧化铝的形貌,但这又会对其晶体结构造成一定的破坏而导致性能降低。


降低α-氧化铝的制备温度方法有很多种,主要有加入纳米α-Al2O3籽晶以及矿化剂,另外还有球磨等。在氧化铝粉体制备过程中加入矿化剂可以增加过渡相到α相的传输,适当的加入矿化剂可以降低α-Al2O3粉体的制备温度,常用的矿化剂有硼酸、氯化铵、氟化物(如氟化铝、氟化钙、氟化铵等),添加矿化剂不仅能加快转化速度和降低转化温度,还能降低产品中Na2O的含量,这也是常用上述几种添加剂的主要原因。


另外,在前驱体中加入纳米α-Al2O3籽晶是降低α-Al2O3粉体合成温度的一种较为常见的方法。籽晶的加入可以降低α-Al2O3的成核势垒并且大幅度提高了α相在过渡相中的成核密度,在较低的温度下前驱体就可以转化为氧化铝。


2026年9月17日中国粉体网将在山东淄博举办“第三届全国高纯氧化铝粉体制备技术及应用交流大会”。届时西北工业大学副教授许杰将带来《高纯单晶α-氧化铝粉体的低温制备及形貌调控》的报告。报告聚焦高纯单晶α-氧化铝粉体的低温制备技术,研究前驱体及助剂对单晶α-氧化铝粉体形貌的影响规律,并探讨单晶α-氧化铝粉体在导热界面材料、半导体封装材料及催化剂载体中的应用前景。




报告人简介:

许杰,男,西北工业大学材料学院副教授,博士生导师,材料科学与工程系系主任。担任中国硅酸盐学会测试技术分会理事,特陶分会青工委委员,Journal of Advanced Ceramics, Journal of Materiomics, Rare Metals杂志青年编委,《现代技术陶瓷》编委。主要从事特种无机粉体制备、先进陶瓷胶态成型工艺及多孔功能陶瓷材料的应用基础研究。主持国家自然科学基金3项,国家重点研发计划子课题、军口纵向项目、陕西省重点研发计划、中国博士后科学基金特别资助等科研项目10余项。近年来,以第一/通讯作者身份在国内外期刊上发表论文90余篇,出版学术专著1部,获授权国家发明专利20余项,获陕西省技术发明二等奖1项,陕西高等学校科学技术研究优秀成果一等奖2项。


来源:

侯欣怡等:稳定与多变——α-氧化铝:从性质、合成与应用

粉体网


(中国粉体网编辑整理/空青)

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作者:空青

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