氧化鋁晶須作為陶瓷質晶須，具有高強度、高彈性模量、高溫抗氧化性等優異性能，廣泛應用于制備陶瓷基復合材料 、金屬基復合材料等領域，成為目前極有發展前途的無機鹽晶須材料。下面小編簡要介紹氧化鋁晶須制備方法及應用。

一、氧化鋁晶須制備方法

氧化鋁晶須制備方法主要有助熔劑法、濕氫法、Al-SiO₂法、模板法、前驅體法等。

1、助熔劑法

助熔劑法是采用硫酸鋁鉀為原料，以硫酸鉀為助熔劑，將硫酸鋁鉀和硫酸鉀按一定比例混合研磨均勻，放入高溫爐中以一定速率升至900～1200℃，焙燒 2～6 h，自然冷卻后對產物進行溶浸處理，得到氧化鋁晶須。

氧化鋁晶須SEM圖

助熔劑法優點是工藝簡單，成本低廉，且硫酸鋁鉀分解過程中能夠得到副產品硫酸鉀，具有一定經濟效益。

2、濕氫法

濕氫法是將Al 粉置于Al₂O₃中，在適當的位置放入單晶Al₂O₃以誘導晶須生長，放入管式爐內，在濕氫氣氛下加熱至1400℃，保持2h，濕氫露點控制為-30℃。通過控制氫氣露點起到對其中水蒸氣含量的控制，制備得到的氧化鋁晶須。

濕氫法制備氧化鋁晶須SEM圖

濕氫法優點是氧化鋁晶須以螺旋位錯機理生長，產品品質較好。缺點是露點不易控制，受環境濕度因素干擾大，且對實驗設備影響很大。

3、模板法

目前，研究報道模板法主要是采用棉花纖維和碳納米管為模板，制備氧化鋁晶須。主要工藝過程是首先將棉花纖維浸入5%的AlCl₃溶液中2min，80℃下干燥24 h，放入剛玉坩鍋置于烘箱中分別在 800℃、1000℃和1200℃下燒制2h，即得到多晶的氧化鋁陶瓷晶須。

模板法制備氧化鋁晶須SEM圖（采用棉花纖維為模板）

4、Al-SiO₂法

Al-SiO₂法是目前制備氧化鋁晶須中采用最多的方法。該方法將Al金屬和SiO₂粉體混合均勻后，在Ar氣條件下進行反應，反應溫度一般為1300～1500 ℃
，反應時間為2～4h，制備得到氧化鋁晶須。

Al-SiO₂法優點是原料價格低廉，工藝操作簡單易行。缺點是：制備過程中需要通入保護氣體，限制了其工業應用。

5、前驅體法

化學反應前驅體法在水熱條件下進行，原料在高壓釜內發生反應得到前驅體，前驅體已經具有晶須或是纖維狀結構，為最終產物的出現提供了骨架。在水熱制備氧化鋁晶須中，勃姆石纖維為常見中間體。主要工藝過程是采用 Al（OH）₃為前驅體，膠體經水熱反應生成纖維狀勃姆石晶粒，再經常壓下煅燒，得到 α-Al₂O₃微粉，晶粒仍保持了纖維形狀。

前驅體法優點是：產物尺寸均一，品質好。缺點是：前驅體的處理比較繁瑣，無法進行連續生產。

6、模板誘導-水熱法

模板誘導-水熱法是將模板法和水熱法結合起來，以硫酸鋁為前驅體加入模板劑制備了薄水鋁石晶須，并經1200℃煅燒制得了α-Al₂O₃晶須。

模板劑加入的作用是：（1）降低水熱反應的溫度；（2）控制前驅體形貌，制備高長徑比Al₂O₃晶須。

二、氧化鋁晶須應用

1、金屬基復合材料

氧化鋁晶須與金屬具有良好的界面相容性，被認為是金屬基復合材料最佳的增強材料。氧化鋁晶須增強的金屬基復合材料具有高強度和耐磨、耐熱沖擊能力及低的熱膨脹系數等優良性能，已在汽車活塞槽部件和旋轉氣體壓縮機葉片中得到應用，有利于改善汽車發動機性能，提高發動機使用效率和燃燒速率，減少廢氣排放量。

氧化鋁晶須增強金屬基復合材料制備汽車活塞部件

2、工業高溫窯爐

氧化鋁晶須具有優異的耐高溫、熱穩定性好、熱導率低、熱容小、耐機械振動等性能，導熱系數和容重分別只有傳統耐火材料的1/10和1/15，綜合性能好，是理想的節能增效耐火材料，用于工作溫度高于1400 ℃的鋼鐵工業各種熱處理爐，陶瓷燒成窯，石油化工中的裂解爐、燃燒爐等的隔熱爐襯材料。

氧化鋁晶須制備隔熱爐襯材料應用于高溫工業爐

3、航空航天

氧化鋁晶須應用于固體火箭發動機噴管，使噴管設計大大簡化，部件數量減少50%，質量減輕50%。也可應用于航天飛機的隔熱材料，美國“哥倫比亞”號航天飛機隔熱板襯墊用的是Saffil氧化鋁晶須，能經受1600 ℃的高溫。

氧化鋁晶須應用于航天飛機隔熱板襯墊

4、陶瓷基復合材料

采用高強度、高彈性的氧化鋁晶須與陶瓷基體復合技術，能制備韌性優良的陶瓷基復合材料，可明顯提高陶瓷產業的技術水平，帶動高技術陶瓷產業的迅速發展。

參考文獻：1、汪家銘，孔亞琴，氧化鋁纖維發展現狀及應用前景。

2、尹衍升，張景德，氧化鋁陶瓷及其復合材料。

3、梁邦兵，黃志良，張聯盟等，模板誘導/水熱法制備α-氧化鋁晶須及其表征。

作者：李波濤