中國粉體網(wǎng)訊 2025年4月16日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2025第二屆高端研磨拋光材料技術(shù)大會”在河南鄭州成功舉辦！大會期間，中國粉體網(wǎng)邀請到多位業(yè)內(nèi)專家學者做客“對話”欄目，就高端研磨拋光材料與技術(shù)、研磨拋光裝備及應(yīng)用、行業(yè)未來發(fā)展等方面進行了訪談交流。本期，我們邀請到的是上海大學施利毅教授。
中國粉體網(wǎng)：施教授您好，請問，常見的納米粉體合成技術(shù)有哪些？在納米粉體制備的精準調(diào)控中需要注意哪些關(guān)鍵點？
施教授：納米粉體的合成技術(shù)還是比較多的，有物理氣相沉積、有液相沉淀、溶膠凝膠、水熱法，現(xiàn)在還有一些新的技術(shù)，像微通道技術(shù)等等。
精準調(diào)控的話，它的核心是一定要根據(jù)應(yīng)用的需要來設(shè)計開發(fā)具體的納米材料，不僅僅是追求尺度，更重要的是要考慮到除了尺度以外，它的形貌、晶型、分散性、表面特性等等，根據(jù)應(yīng)用需要來開發(fā)納米粉體材料。
中國粉體網(wǎng)：施教授，什么是微流道技術(shù)？目前，課題組在微流道技術(shù)制備納米粉體方面的研究進展如何？
施教授：微流道技術(shù)，首先是通過微加工手段，在載體上設(shè)計開發(fā)成一個微小通道，然后在微通道里面注入反應(yīng)液體，在這個微小的通道里面進行化學合成反應(yīng)，除了尺度以外，精準控制納米粉體化學組成、結(jié)構(gòu)等等這樣的一個技術(shù)。
我們課題組用微流道技術(shù)來開發(fā)納米粉體，應(yīng)該也有五六年的時間了。目前，我們主要是針對一些難以用普通方法來獲得的納米粉體材料，特別是產(chǎn)業(yè)需求比較迫切的材料。比如說我們針對電子陶瓷粉體，MICC的核心粉體叫鈦酸鋇，鈦酸鋇在電子陶瓷里面應(yīng)用還是比較廣的，其中有立方體結(jié)構(gòu)，有四方相結(jié)構(gòu)，要求尺度要小，有特定形貌，通過常規(guī)化學合成的話，對粉體結(jié)構(gòu)的精準控制還是有一定難度的，我們采用微通道技術(shù)來設(shè)計開發(fā)這樣一些材料。目前來說，我們能夠獲得球形度較好的50納米左右的立方相鈦酸鋇，以及尺度在80到90的四方相納米鈦酸鋇，其晶型結(jié)構(gòu)都是非常完整的。所以，微流道技術(shù)的應(yīng)用還是比較有前途的。
中國粉體網(wǎng)：施教授，納米粉體在集成電路加工、鋰離子電池、環(huán)保催化等領(lǐng)域的性能需求差異顯著。如何通過精準調(diào)控技術(shù)實現(xiàn)“一材料多用途”？
施教授：關(guān)于這個問題的話，我的觀點就是一定要結(jié)合具體的應(yīng)用來開發(fā)不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的納米材料。可能這個材料的化學組成是同一個物質(zhì)，但是它的應(yīng)用不一樣，對它的形態(tài)結(jié)構(gòu)要求也會不一樣。
比如以氧化鋁來說，在集成電路拋光方面，它作為重要磨料之一，那么它的要求就是尺度要小，α晶型完整，分散性要好；在鋰離子電池方面，它可以作為正極的摻雜包覆材料，提高正極性能，它的要求是尺度小、活性要高，要跟正極材料進行摻雜或包覆反應(yīng)；在催化應(yīng)用方面，氧化鋁是非常重要的一個載體，很多地方要用到γ型、比表面積大、活性高，并要給催化反應(yīng)物質(zhì)提供反應(yīng)通道。這些對它的結(jié)構(gòu)和性能要求是不一樣的，所以，我們要根據(jù)具體的應(yīng)用來設(shè)計具體的納米材料。
中國粉體網(wǎng)：施教授，您認為在納米粉體的規(guī)模化生產(chǎn)中，如何平衡“精準調(diào)控”與“低成本量產(chǎn)”之間的矛盾？
施教授：精準調(diào)控納米材料，更多的是應(yīng)用在一些高端制造業(yè)，相對來說成本的概念不像傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)這么敏感，但是肯定也要做到低成本制造。
主要還是針對它的組成，形貌、尺度這些要求來設(shè)計，可以圍繞幾個方面，第一方面，是選擇合理的工藝，就是說要做好某一個應(yīng)用的納米材料，不一定是這個工藝越復(fù)雜越好，要有合適的工藝；第二點，要有效地控制反應(yīng)的供應(yīng)條件，就是要減少人為的因素，增加工藝管控過程中的自動化檢測、在線檢測這些手段，能夠降低人為干預(yù)的一些成本；第三點，主要從裝備角度，我們要開發(fā)采用一些高效、節(jié)能、自動化程度高的設(shè)備來降低人力成本；第四方面的話主要從原料端，原料也不是越貴越好，我們要選擇合適的原材料，質(zhì)量優(yōu)、價格相對比較合理，關(guān)鍵一定要針對應(yīng)用來選擇。這樣，我們從多個方面來進行把控，降低或者是有效降低相關(guān)制造成本。
中國粉體網(wǎng)：施教授，針對集成電路超精密拋光，在研究精準調(diào)控納米-氧化鋁、氧化硅等納米磨料制備的過程中主要挑戰(zhàn)是什么？未來，納米磨粒的研究方向和趨勢是什么？
施教授：挑戰(zhàn)的話我認為主要有兩個方面。一個就是針對集成電路拋光具體工序要求來提供合適的納米材料。比如說，剛才講的氧化鋁，它的尺度要小，α晶型含量要高，分散性要好等等；那么，氧化硅的話，不同的工序有不同的尺度，小到幾個納米，大到比如說幾十個納米，特別重要的是它的超高純，純度要高等等。第二個方面，主要是批次穩(wěn)定性，對我們生產(chǎn)開發(fā)人員來說，怎么樣保持這個批次的穩(wěn)定性也是非常重要。
關(guān)于納米磨料的未來發(fā)展，在集成電路加工方面，隨著集成電路加工技術(shù)越來越先進，對磨料的要求也是越來越高的。我想主要從這樣幾個方面，將來可能會形成重要的方向。第一個就是磨料的優(yōu)選，剛才講的氧化鋁也好，氧化鈰也好，氧化硅也好，再比如像金剛石、碳化硅等這些硬度高的新磨料，能不能用在先進的集成電路里面，這也是大家研究的熱點之一。
第二個的話，是怎樣來優(yōu)化我們的制備工藝，提高效率，保持質(zhì)量的穩(wěn)定性，比如說新的技術(shù)，像水熱合成等等，這些技術(shù)也已經(jīng)或更多會用到磨料制備。第三個的話主要是怎樣進一步提高磨料的性能，比如通過一些復(fù)合摻雜技術(shù)提高磨料的性能。
第四個的話是有一些新技術(shù)的介入，比如說通過人工智能、大數(shù)據(jù)這些技術(shù)來提高磨料的性能，拓展應(yīng)用范圍，另外一些新技術(shù)的結(jié)合，比如說激光輔助拋光、等離子輔助拋光等等，來進一步提高磨料的功能。第五個的話，也是非常重要的一個方面，就是綠色生態(tài)，怎么樣通過綠色制造來開發(fā)新的磨料，還有很重要的就是我們磨料應(yīng)用了以后怎么樣回收再利用，這個也是未來的方向之一。所以，總的來說，這個領(lǐng)域還是大有前途的，有很多創(chuàng)新的空間留給大家。
中國粉體網(wǎng)：好的，感謝施教授接受我們的采訪。
