中國粉體網訊 氧化鋁，化學式為 Al2O3，作為地殼內含量僅次于二氧化硅的氧化物，氧化鋁廣泛存在于長石、云母等礦物之中，是大部分工業生產中所必需的一種關鍵材料。
氧化鋁這種材料的魅力之一在于其擁有多種晶型，常見的有α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、θ-Al2O3、Al2O3、Al2O3、κ-Al2O3、σ-Al2O3、ρ-Al2O3、χ-Al2O3等。不同晶型的氧化鋁之間性質差異較大，這意味著氧化鋁的應用非常廣泛。
氧化鋁的魅力之二在于擁有多種不同的形貌，如纖維狀、砂狀、板狀、球狀、棒狀、多孔膜等，這些特殊的形貌在很多領域發揮出神奇的作用。
在不同形狀的氧化鋁粉體中，球形氧化鋁具有規則的形貌，較小的比表面積，較大的堆積密度和較好的流動性能，可極大地提高制品的應用性能。
例如：球形氧化鋁有良好的壓制成型和燒結特性，對于制得高質量的陶瓷制品極為有利；作為研磨拋光材料，球形氧化鋁可以避免產生劃痕；在石油化學工業中，對氧化鋁載體的孔徑分布和孔結構提出了越來越高的要求，球形氧化鋁粉體可通過調整粒級配置來調控形成催化劑載體顆粒的孔徑及其分布......
01.新能源汽車、電子電力領域的“散熱使者”
在新能源汽車以及儲能領域，隨著電池的能量密度越來越高，對散熱的要求也越來越高，高溫會對電池的性能和可靠性帶來不利影響，甚至會引發安全性問題。在消費電子和5G網絡通信等領域，隨著電子產品性能越來越強大，內部元器件集成度和組裝密度的提高將導致其工作功耗和發熱量不斷增大，電子產品發熱散熱問題日益突出，高溫會對電子產品的性能與可靠性產生不利影響，甚至引發熱失效問題，從而引起整個電子產品的故障。
電子設備失效原因
相關研究表明，電子元件的故障發生率隨工作溫度的提高呈指數增長，目前，普遍使用具有高導熱率的導熱材料作為熱界面材料和封裝材料來及時將熱量導出，從而保障電子元器件的正常運行。因此導熱材料對于解決動力電池、儲能電池和電子產品的熱管理問題具有重要作用。
熱界面材料使用示意圖
當前，以聚合物為基體，與高導熱填料共混形成的聚合物復合材料是最常用的熱界面材料。由于聚合物的熱導率很低，所以復合材料導熱率的提升主要依靠導熱填料的作用。
在眾多導熱填料中，綜合其性能、技術成熟度、生產成本等，球形氧化鋁憑借較高的導熱性能、高填充系數、較好的流動性、成熟的工藝、豐富的規格以及相對合理的價格，是導熱散熱領域最主流的導熱粉體類別。
通常，球形氧化鋁在一定的填充量下，其對應聚合物復合導熱材料的導熱系數很容易達到 3w/（m·k ）以上，通過較好的粒徑級配以及表面改性，高端球形氧化鋁產品可以將聚合物復合導熱體系的導熱系數最大提升至 8w/（m·k）。因此，球形氧化鋁被廣泛應用于硅膠、灌封膠、環氧樹脂、塑料、橡膠、硅脂、散熱陶瓷等不同導熱材料中，可以滿足大部分中高端導熱界面材料、導熱工程塑料以及鋁基覆銅板等領域填料的應用需求。
02.拋光領域的“三大‘魔’頭”之一
隨著集成電路技術的發展，由于特征尺寸的減小和高密度器件的實現，集成電路材料層之間的平坦度變得越來越關鍵，對半導體制程中的超精密表面處理效率和表面質量的要求也越來越高。
化學機械拋光技術（CMP）結合了機械摩擦和化學腐蝕的雙重作用，是目前半導體制造中最常用的拋光方法。拋光液的性能是影響化學機械拋光質量和拋光效率的關鍵因素之一，拋光液一般包含氧化劑、絡合劑、表面活性劑、磨料、pH調節劑、腐蝕抑制劑等成分，各種添加劑的選擇和含量對拋光效果都會產生很大的影響。其中磨粒主要通過微切削、劃擦等方式承擔著CMP拋光中機械作用。
CMP拋光液產業鏈
據了解，CMP拋光材料在半導體材料中價值量占比達7%，拋光液在CMP拋光材料成本中占比達49%，而磨料約占拋光液成本的50%-70%，從成本占比就可以看出磨料在半導體制程中有多重要。
當采用高純亞微米級球形氧化鋁粉作為化學機械拋光液磨粒時，去除率高、拋光快、拋光面不易產生微細劃痕、光潔度高，成為化學機械拋光行業“三大‘魔’頭”之一（其余兩種為SiO2、CeO2）。
03.陶瓷領域的“燒結藝術”
在陶瓷領域中，氧化鋁陶瓷具有良好的耐高溫、耐腐蝕、高的化學穩定性、較好的介電性能、硬度大、熔點高且耐磨損等優良性能，故氧化鋁陶瓷在國內的陶瓷領域中有著很重要的作用。
一般的陶瓷在自身特性方面表現出不宜燒結成型，球形氧化鋁是氧化鋁的眾多形貌中致密性能、穩定性能、改善燒結性能最好的一種，很好的解決了這一問題。一直以來，國內外學者對氧化鋁陶瓷的性能都進行了研究，其中球形氧化鋁陶瓷的粒徑大小、晶體結構、形貌都會決定氧化鋁陶瓷的應用性能。現如今，球形氧化鋁陶瓷已經應用到了工業的很多方面。
04.催化劑載體領域的“活性大師”
載體對于催化劑及其催化領域來說是非常重要的一部分，因為其特有的孔結構和機械強度，可以使活性劑均勻的分布在孔結構上，以便得到更好的催化作用，又因為球形氧化鋁是很多材料中催化活性較高的，使催化活性穩定性得到改善。另外球形氧化鋁因其優良的形貌可以降低磨損性，降低了生產成本，所以球形氧化鋁粉體在催化劑載體領域中占有至關重要的作用。
圖片來源：廣州匯富研究院
05.表面防護涂層領域的“鎧甲勇士”
因為球形氧化鋁具有高硬度、耐腐蝕、耐高溫、形貌規則、大小均一和分散均勻等特點，所以常常被拿來用作防護材料。將球形氧化鋁用作噴涂材料是目前的研究熱點之一，噴涂材料不僅對高分子材料，玻璃金屬及合金材料有防護作用，而且能夠提升廚房炊具等一些不銹鋼產品的壽命。它既改變了材料的性能，又能使材料變得光滑耐磨，同時球形氧化鋁粉體作為噴涂材料在不同的環境中有著不同的應用，不僅過程簡單，而且對于多種材料表面都有著防護作用。
06.光學領域的“發光精靈”
球形氧化鋁在電子和光學領域有著廣泛的應用，球形氧化鋁作為基底，加入稀土元素作為激活劑，這種方法可以生產出性能更好的紅色發光材料。而球形氧化鋁顆粒大小均一、分散性均勻，較其他形狀的氧化鋁來說發光性能較好，并能更好地決定發光材料的填充結構。
07.3D打印領域的“塑形大師”
球形氧化鋁因具有高強度、高球化率和耐高溫的特性而作為3D打印最常用的材料之一。由于球形氧化鋁粉體具有良好的顆粒流動性、化學反應速率和堆積性，因此作為打印漿料時具有固含量高、流動性好、易清洗和機械性能高等優點。
小結
隨著我國氧化鋁工業的發展，氧化鋁產品已經從單一的冶金氧化鋁發展到數百種滿足市場需求的特種氧化鋁。其中，因球形氧化鋁粉體具有形貌規則、粒度均勻、表面光滑和顆粒磨損小等優點，在導熱填料、研磨拋光、催化劑及其載體、表面防護涂層和陶瓷添加劑等領域已成為不可或缺的材料。尤其是隨著新能源汽車和5G行業熱管理領域對導熱材料的需求正處于上升和爆發期，作為核心材料的球形氧化鋁市場需求將持續火熱，前景廣闊。
參考來源：
[1]中國粉體網.粉體大數據研究
[2]百圖股份招股說明書
（中國粉體網/山川）
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