趣谈“氧化铝陶瓷”

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　　不错，上面的不闪闪亮的东东本质都是氧化铝，不过今天小编不聊怎么鉴别宝石，今天来带大家认识一下氧化铝在工业中应用。

　　Al2O3在自然界主要以铝土矿形式存在(Al2O3·3H2O)形式存在，主流工艺为拜尔法制成，其流程大概是这样的：

　　Al2O3·3H2O+NaOH→NaAlO2(溶液)，过滤后矿渣排走，

　　NaAlO2+Al(OH)3→Al(OH)3(降温过饱和沉降)，

　　Al(OH)3→Al2O3(900~1200℃烘烤)形成α型晶，

　　Al(OH)3→Al2O3(140~450℃脱水)，形成γ型晶。

　　具体的工艺流程如下：

　　这个红色的过程的本质是将矿石粉体化，以充分的化学手段将铝土矿中的杂质物质去除，以达到纯化氧化铝目的。我们经常的95%，99%，99。5%基本就决定于蓝色字体的过程。不要小瞧了小数点后几位，这已经属于精细化工范畴，同时也是础科技实力的象征。有没有种丑小鸭变白天鹅的感觉?然而人类不满足于获得一只白天鹅，而是把天鹅做成各种丰盛美味佳肴(let’sdoit)，制作佳肴之前，我们有必要先了解白天鹅的种类。下面我们来看看，氧化铝的主要晶型。

　　林林总总的氧化铝大概有十几种晶型。但是我们最常用/见的就三种：α-晶型，γ-晶型，β-晶型。其中数α-型使用量最大(意思大概就是单价不高咯)。

　　不同氧化铝陶瓷晶型转变关系及6方晶型α-Al2O3

　　这里要讲一个小插曲，β-Al2O3最早是在生产玻璃的窖炉壁上耐火材料(Al2O3)中被发现的。开始人们以为是以新的Al2O3晶型，最后被证明是是一部分Na2O渗入Al2O3的内形成的多元化合物(所以严格来说这应当是个复合材料Σ(⊙▽⊙"a)，哈哈哈。但是就这个特殊的导电性马上让其位列“功能材料”的行伍，身价立马大涨。

　　β-Al2O3电池比传统电池储能效率更高

　　借此小编要告诉大家一个做人的道理：平凡的岗位上，越是踏实勤奋，经得起淬炼，积极地吸收环境养分，量变总会有引起质变的一天(廉价耐火砖吸Na秒变电芯，身价暴增)。

　　此处需强插一句：材料的特性由其组份，结构决定。生产过程影响组份，结构。举个例子：沉降法获从铝土矿中获得Al2O3往往是絮状的;进一步干燥脱水结块形成γ晶相和α晶相混合相，看起来是一团粉末，微观上其实存在很多范德华力作用，是一种结构松散材料。当温度升高到1200℃时候，会有部分Al-O的化学键形成，γ-晶型团簇会进一步熔结形成更致致密的α-晶型团簇。松散的结构意味着很大表面面积，所以γ-晶相有一个牛逼的特点是就是比表面积特别大，可达300m2/g(我们常用的竹炭350m2/g)，因此它基本是化工催化，气体吸附行业中的明星产品。耐腐蚀，耐高温这一点，足以秒杀其他催化剂触媒了。但拿来镀膜做防护膜用就白瞎(可惜、浪费~~)了。想享受氧化铝带高强度的保护怎么办?只能选择更致密的α-相氧化铝陶瓷。然而两者外观来看都是白色的，使用须谨慎。

　　①3维材料：球啊、块啊，各种陶瓷件啊

　　三维材料有很多成型方法，可采用HIP/CIP(热等静压/冷等静压)，将粉体在高压下进行压缩。强迫粉末之间形成作用力。这种方式常用于制作靶材或者砖坯，力学性质很差。无法直接应用在承载结构中，但也是由于其不紧密的结构，热力学性质会显著变化，从而在隔热材料中广泛应用。也可以与其它陶瓷粉末/有机溶剂混合后进行铸造，再干燥成型。同样这种方法之制备的材料也无法直接使用，后续需要进一步加工，随着5G时代的来领，LTCC(LowTemperatureCo-firedCeramic)这一技术已经陡然走俏，势必会带来一波氧化铝应用高潮。

　　将成型的胚材再高温条件进行烧结，可获得力学性能优秀的成品。不同的应用领域对成品会有不同的要求，在半导体集行业应用中，需要很关注陶瓷中是碱金属含量，长期的电流&发热环境这些碱金属会对绝缘性造成影响(想想β-Al2O3的用途)总的来讲，3维材料我们关注的氧化铝关键点是(纯度，晶型，热导率，机械强度，热熔介电常数这些参量)