中國(guó)粉體網(wǎng)訊 氧化鋁，化學(xué)式為 Al2O3，作為地殼內(nèi)含量?jī)H次于二氧化硅的氧化物，氧化鋁廣泛存在于長(zhǎng)石、云母等礦物之中，是大部分工業(yè)生產(chǎn)中所必需的一種關(guān)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(zhì)差異較大，這意味著氧化鋁的應(yīng)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(lǐng)域發(fā)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(guī)則的形貌，較小的比表面積，較大的堆積密度和較好的流動(dòng)性能，可極大地提高制品的應(yīng)用性能。
例如：球形氧化鋁有良好的壓制成型和燒結(jié)特性，對(duì)于制得高質(zhì)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(chǎn)生劃痕；在石油化學(xué)工業(yè)中，對(duì)氧化鋁載體的孔徑分布和孔結(jié)構(gòu)提出了越來越高的要求，球形氧化鋁粉體可通過調(diào)整粒級(jí)配置來調(diào)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(lǐng)域的“散熱使者”
在新能源汽車以及儲(chǔ)能領(lǐng)域，隨著電池的能量密度越來越高，對(duì)散熱的要求也越來越高，高溫會(huì)對(duì)電池的性能和可靠性帶來不利影響，甚至?xí)l(fā)安全性問題。在消費(fèi)電子和5G網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域，隨著電子產(chǎn)品性能越來越強(qiáng)大，內(nèi)部元器件集成度和組裝密度的提高將導(dǎo)致其工作功耗和發(fā)熱量不斷增大，電子產(chǎn)品發(fā)熱散熱問題日益突出，高溫會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品的性能與可靠性產(chǎn)生不利影響，甚至引發(fā)熱失效問題，從而引起整個(gè)電子產(chǎn)品的故障。
電子設(shè)備失效原因
相關(guān)研究表明，電子元件的故障發(fā)生率隨工作溫度的提高呈指數(shù)增長(zhǎng)，目前，普遍使用具有高導(dǎo)熱率的導(dǎo)熱材料作為熱界面材料和封裝材料來及時(shí)將熱量導(dǎo)出，從而保障電子元器件的正常運(yùn)行。因此導(dǎo)熱材料對(duì)于解決動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池和電子產(chǎn)品的熱管理問題具有重要作用。
熱界面材料使用示意圖
當(dāng)前，以聚合物為基體，與高導(dǎo)熱填料共混形成的聚合物復(fù)合材料是最常用的熱界面材料。由于聚合物的熱導(dǎo)率很低，所以復(fù)合材料導(dǎo)熱率的提升主要依靠導(dǎo)熱填料的作用。
在眾多導(dǎo)熱填料中，綜合其性能、技術(shù)成熟度、生產(chǎn)成本等，球形氧化鋁憑借較高的導(dǎo)熱性能、高填充系數(shù)、較好的流動(dòng)性、成熟的工藝、豐富的規(guī)格以及相對(duì)合理的價(jià)格，是導(dǎo)熱散熱領(lǐng)域最主流的導(dǎo)熱粉體類別。
通常，球形氧化鋁在一定的填充量下，其對(duì)應(yīng)聚合物復(fù)合導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)很容易達(dá)到 3w/（m·k ）以上，通過較好的粒徑級(jí)配以及表面改性，高端球形氧化鋁產(chǎn)品可以將聚合物復(fù)合導(dǎo)熱體系的導(dǎo)熱系數(shù)最大提升至 8w/（m·k）。因此，球形氧化鋁被廣泛應(yīng)用于硅膠、灌封膠、環(huán)氧樹脂、塑料、橡膠、硅脂、散熱陶瓷等不同導(dǎo)熱材料中，可以滿足大部分中高端導(dǎo)熱界面材料、導(dǎo)熱工程塑料以及鋁基覆銅板等領(lǐng)域填料的應(yīng)用需求。
02.拋光領(lǐng)域的“三大‘魔’頭”之一
隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，由于特征尺寸的減小和高密度器件的實(shí)現(xiàn)，集成電路材料層之間的平坦度變得越來越關(guān)鍵，對(duì)半導(dǎo)體制程中的超精密表面處理效率和表面質(zhì)量的要求也越來越高。
化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)（CMP）結(jié)合了機(jī)械摩擦和化學(xué)腐蝕的雙重作用，是目前半導(dǎo)體制造中最常用的拋光方法。拋光液的性能是影響化學(xué)機(jī)械拋光質(zhì)量和拋光效率的關(guān)鍵因素之一，拋光液一般包含氧化劑、絡(luò)合劑、表面活性劑、磨料、pH調(diào)節(jié)劑、腐蝕抑制劑等成分，各種添加劑的選擇和含量對(duì)拋光效果都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。其中磨粒主要通過微切削、劃擦等方式承擔(dān)著CMP拋光中機(jī)械作用。
CMP拋光液產(chǎn)業(yè)鏈
據(jù)了解，CMP拋光材料在半導(dǎo)體材料中價(jià)值量占比達(dá)7%，拋光液在CMP拋光材料成本中占比達(dá)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(dǎo)體制程中有多重要。
當(dāng)采用高純亞微米級(jí)球形氧化鋁粉作為化學(xué)機(jī)械拋光液磨粒時(shí)，去除率高、拋光快、拋光面不易產(chǎn)生微細(xì)劃痕、光潔度高，成為化學(xué)機(jī)械拋光行業(yè)“三大‘魔’頭”之一（其余兩種為SiO2、CeO2）。
03.陶瓷領(lǐng)域的“燒結(jié)藝術(shù)”
在陶瓷領(lǐng)域中，氧化鋁陶瓷具有良好的耐高溫、耐腐蝕、高的化學(xué)穩(wěn)定性、較好的介電性能、硬度大、熔點(diǎn)高且耐磨損等優(yōu)良性能，故氧化鋁陶瓷在國(guó)內(nèi)的陶瓷領(lǐng)域中有著很重要的作用。
一般的陶瓷在自身特性方面表現(xiàn)出不宜燒結(jié)成型，球形氧化鋁是氧化鋁的眾多形貌中致密性能、穩(wěn)定性能、改善燒結(jié)性能最好的一種，很好的解決了這一問題。一直以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)氧化鋁陶瓷的性能都進(jìn)行了研究，其中球形氧化鋁陶瓷的粒徑大小、晶體結(jié)構(gòu)、形貌都會(huì)決定氧化鋁陶瓷的應(yīng)用性能。現(xiàn)如今，球形氧化鋁陶瓷已經(jīng)應(yīng)用到了工業(yè)的很多方面。
04.催化劑載體領(lǐng)域的“活性大師”
載體對(duì)于催化劑及其催化領(lǐng)域來說是非常重要的一部分，因?yàn)槠涮赜械目捉Y(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度，可以使活性劑均勻的分布在孔結(jié)構(gòu)上，以便得到更好的催化作用，又因?yàn)榍蛐窝趸X是很多材料中催化活性較高的，使催化活性穩(wěn)定性得到改善。另外球形氧化鋁因其優(yōu)良的形貌可以降低磨損性，降低了生產(chǎn)成本，所以球形氧化鋁粉體在催化劑載體領(lǐng)域中占有至關(guān)重要的作用。
圖片來源：廣州匯富研究院
05.表面防護(hù)涂層領(lǐng)域的“鎧甲勇士”
因?yàn)榍蛐窝趸X具有高硬度、耐腐蝕、耐高溫、形貌規(guī)則、大小均一和分散均勻等特點(diǎn)，所以常常被拿來用作防護(hù)材料。將球形氧化鋁用作噴涂材料是目前的研究熱點(diǎn)之一，噴涂材料不僅對(duì)高分子材料，玻璃金屬及合金材料有防護(hù)作用，而且能夠提升廚房炊具等一些不銹鋼產(chǎn)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(shí)球形氧化鋁粉體作為噴涂材料在不同的環(huán)境中有著不同的應(yīng)用，不僅過程簡(jiǎn)單，而且對(duì)于多種材料表面都有著防護(hù)作用。
06.光學(xué)領(lǐng)域的“發(fā)光精靈”
球形氧化鋁在電子和光學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)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(chǎn)出性能更好的紅色發(fā)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(fā)光性能較好，并能更好地決定發(fā)光材料的填充結(jié)構(gòu)。
07.3D打印領(lǐng)域的“塑形大師”
球形氧化鋁因具有高強(qiáng)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(dòng)性、化學(xué)反應(yīng)速率和堆積性，因此作為打印漿料時(shí)具有固含量高、流動(dòng)性好、易清洗和機(jī)械性能高等優(yōu)點(diǎn)。
小結(jié)
隨著我國(guó)氧化鋁工業(yè)的發(fā)展，氧化鋁產(chǎn)品已經(jīng)從單一的冶金氧化鋁發(fā)展到數(shù)百種滿足市場(chǎng)需求的特種氧化鋁。其中，因球形氧化鋁粉體具有形貌規(guī)則、粒度均勻、表面光滑和顆粒磨損小等優(yōu)點(diǎn)，在導(dǎo)熱填料、研磨拋光、催化劑及其載體、表面防護(hù)涂層和陶瓷添加劑等領(lǐng)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(yè)熱管理領(lǐng)域?qū)?dǎo)熱材料的需求正處于上升和爆發(fā)期，作為核心材料的球形氧化鋁市場(chǎng)需求將持續(xù)火熱，前景廣闊。
參考來源：
[1]中國(guó)粉體網(wǎng).粉體大數(shù)據(jù)研究
[2]百圖股份招股說明書
（中國(guó)粉體網(wǎng)/山川）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除
