前陣子，贏創宣布斥資數千萬歐元在日本四日市投建亞洲首個氣相氧化鋁工廠的新聞相信刷了不少人的屏。據悉，該項目將在2025年投入運營，所生產的氣相氧化鋁產品將被用于超薄隔膜涂層，提高電動汽車的行駛里程及安全性能。

消息一出，氣相氧化鋁這種材料開始受到關注。除了贏創工廠所指的領域以外，它還能在哪里發揮以及有什么長處呢？

氣相氧化鋁簡介

氣相法氧化鋁是一種外觀為白色蓬松的納米級潔凈粉體，原生粒徑在10~30nm。但粒子之間不是孤立存在，而是團聚成幾百納米大小的軟團聚“顆粒”，也就是所說的“附聚體”，尺寸為0.1~0.2μm，具有顆粒細、純度高、分散性好以及表面帶正電的特性。

目前氣相氧化鋁的生產技術在國外已經得到充分的發展和開發，有些技術已實現規模化生產。其中，熱解法是最為成熟和已形成大規模生產的氣相氧化鋁生產技術，這種特殊的生產工藝主要是由開頭提及的贏創公司在60多年前發明的。

贏創的氣相金屬氧化物制造工藝（流程示意）

其原理是使AlCl₃固體在遠離熱力學計算的臨界反應溫度條件下，形成很高的過飽和蒸汽壓，與氧氣和氫氣燃燒生成的高溫水蒸氣反應形成氧化鋁，使其自動凝聚形成大量的晶核；這些晶核在加熱區不斷長大，聚集成顆粒；隨著氣流進入低溫區，顆粒長大，聚集、晶化停止；最終在收集室內收集到粉末。氣相法優點是反應條件易控制、產物易精制，可控制反應氣體來得到少團聚或不團聚的超細粉末，顆粒分散性好、粒徑小、分布窄。

氣相氧化鋁生產工藝示意圖

由于這種制備工藝與產品結構與普通超細氧化鋁具有明顯差異，由于使用的原材料完全來自化學反應，因此氣相氧化鋁產品純度極高（超過99.6%），同時在應用上也與普通氧化鋁形成了區別。

一般情況下，普通超細氧化鋁粉體會作為主力輸出直接應用，如作為氧化鋁陶瓷的原料、導熱硅膠的填料等。而氣相氧化鋁比起當“主人公”，大多數時候其實更適合作為一個具有“點石成金”能力的萬能添加劑。

如何使用？

目前，氣相氧化鋁作為一種重要的無機化工原料，被廣泛應用于熒光節能燈、高光相紙、粉末涂料等領域，以下是他的部分主要應用概括。

1、節能照明領域

節能熒光燈照明是納米氣相氧化鋁最主要的應用領域之一。節能燈中熒光粉吸收紫外線產生可見光而達到發光效果，但是紫外線同時也導致熒光粉容易脫落，光效降低等問題，特別是185nm的紫外線對熒光燈壽命影響更顯著。

氣相氧化鋁的聚集體顆粒粒徑在0.1~0.2μｍ之間，可以作為粒度為6~10μm左右的熒光粉的填充細粉，而且納米氣相氧化鋁表面帶正電荷，熒光粉和玻璃均帶有負電荷，因此氣相氧化鋁的加入可以明顯增強熒光粉相互之間以及和燈管之間的粘結力，避免熒光粉的脫落。因此氣相氧化鋁可用作緊湊型熒光燈中熒光粉層的保護涂膜，還可和稀土熒光粉復合制成熒光燈管的發光材料，提高燈管壽命。

2、噴墨領域

噴墨打印介質由基材，架橋層，墨水吸收層組成。墨水吸收 層的涂層根據成型及吸墨原理可分為膨潤型、鑄涂型、微孔型（或間隙型）三大類。其中微孔型噴墨打印涂層是通過涂層 中的微孔來吸墨，由于其結構特點，微孔型噴墨打印紙可適合染料墨水和顏料墨水打印，且打印畫面防水。因微孔型噴墨打印紙的明顯優勢，故備受市場青睞。

彩噴紙構造

氣相氧化鋁的水性分散體可用于噴墨打印的微孔涂料中，具有低粘度、高固體負荷、低粒徑的特性。其高吸附能力提供了油墨的快速吸附能力，并且陽離子表面產生了良好的油墨附著性；此外還能讓油墨具有極好的光澤度、色域及涂料透明度。

3、粉末涂料領域

氣相氧化鋁在粉末涂料中也具有不可替代的作用。在用靜電進行粉末涂料施工時，在粉末涂料中加入適量的氣相氧化鋁粉末，通過充分的機械攪拌，氧化鋁納米顆粒可有序地結合在基質顆粒的表面，形成一層“包覆”，這樣形成一個“殼核”結構，整體進行運動，可有效減小顆粒間的靜電引力，避免由于范德華力、吸潮、顆粒磨擦等產生的粉末粘接。

氧化鋁納米顆粒可有序地結合在基質顆粒的表面

另外在卷鋼涂料中，可作為熱和輻射的保護劑。而在高檔粉末涂料中添加氣相氧化鋁，能夠使耐擦洗次數由原來的5000次提高到1萬次。

4、陶瓷領域

在陶瓷領域，添加氣相氧化鋁可以改善陶瓷材料的多種性質?例如:添加到粗晶粉體中，可以提高氧化鋁的致密度和耐冷熱疲勞性能?英國將其與二氧化鋯混合，燒結溫度降低100℃，在常規85瓷、95瓷中添加納米Al₂O₃，強度和韌性均提高50%以上?在微米Al₂O₃粉體中加人40%的納米γ-Al₂O₃，素坯相對密度達80%，燒結后接近于完全致密，而且燒結溫度也有所降低?在其它陶瓷基體中，加人少量的亞微米或納米Al₂O₃材料后，力學性能可成倍提高，其中以SiC/Al₂O₃納米復合材料最為顯著，抗彎強度從300~400MPa提高到1GPa，經熱處理可達1.5GPa，斷裂韌性也提高了40%以上?

氧化鋁陶瓷

 5、復合材料領域

氣相氧化鋁也可以在復合材料中作為結構材料的彌散相，增強基體材料的強度、剛度等性能。例如在制備鋁合金時，加入氣相納米氧化鋁粒子，使鋁的強度得到很大改善。同時，作為復合材料，在人體正常生理條件下不腐蝕，與機體組織的結構相容性較好，且強度高，摩擦系數小，磨損率低，因而在醫學中有廣泛的應用，可制成承力的人工骨、關節修復體、牙根種植體、折骨夾板與內固定器件等；還可用于頜面骨缺損重建、五官矯形與修復及牙齒美容等方面。

資料來源：

陳燕玉,段先健,吳春蕾,等. 氣相氧化鋁的制備方法及應用前景[J]. 廣州化工,2014(14):17-19. DOI:10.3969/j.issn.1001-9677.2014.14.006.

王光國,楊曉春,段先建,等. 氣相氧化鋁提高粉末涂料流動性作用的探討[J]. 現代涂料與涂裝,2014,17(5):18-19,24. DOI:10.3969/j.issn.1007-9548.2014.05.006.

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