從資源上看，鋁在地球上儲量豐富，價格便宜，易于獲得，其氧化物“氧化鋁”具有硬度高、熔點高、抗氧化、耐高溫、耐腐蝕、導熱性高、電阻率高等優異性能，可用作高硬度研磨材料、陶瓷材料和耐火材料等，是金屬氧化物中最重要的品種之一。

不過隨著高新技術的發展，對材料的性能要求也越來越高，使傳統的產品受到新的嚴峻的挑戰。因此為了提高產品的附加價值，目前氧化鋁的制備不僅要求充分發揮其本征性質，還需要通過控制尺寸和形貌對其性質進行裁剪和調整，以期獲得原始材料所沒有的性能，從而制備出功能更加完善、應用范圍更加廣泛的氧化鋁材料，比如說“片狀氧化鋁”就是這樣的一個成果。

片狀氧化鋁SEM圖

一、片狀氧化鋁的性質

根據材料結構一性質一效用的關系，材料的化學結構決定了其理論性能，顯微結構決定了它的實際性能，材料的一切性質均是其內在結構的外在表現。片狀氧化鋁的結構特征在于其顆粒形狀為六角形片狀，并具有較小的厚度與較大的徑厚比，各個顆粒具有至少10:1的徑厚比，因此是一種具有二維平面結構的粉體。

片狀氧化鋁具有優良的本征性質和特殊的結構特征，因此，它具有許多優良的性能∶

①與其它片狀粉體相比，片狀氧化鋁具有優良的綜合性能，如熔點高、硬度大、機械強度高、耐磨性好、耐化學侵蝕、抗氧化和耐熱性好等。

②片狀氧化鋁具有較小的厚度與較大的徑厚比，在厚度方向可以達到納米級，而在徑向為微米級，因此，它兼有納米和微米粉末的雙重功效;表面活性適中，既能與其它活性基團有效結合，又不易團聚而便于有效分散。

③片狀氧化鋁具有良好的附著力，顯著的屏蔽效應與反射光線的能力。

④片狀氧化鋁粉體近乎透明、無色，且具有平坦光滑的表面，結晶完好的晶體呈正六角形。

二、片狀氧化鋁的形成機理

氧化鋁片晶形貌是晶體內部結構的外在反映。α-Al₂O₃屬于菱方晶系。如果按六方定位，將其三次軸作為c軸，定向以后，正取向的點陣點占據(0，0，0)、(2/3，1/3，1/3)和(1/3，2/3，2/3)，負取向的點陣點占據(0，0，0)、(1/3，2/3，1/3)和(2/3，1/3，2/3)，無論哪種取向，其(0001)晶面都為六角形狀。

α-Al₂O₃的晶體結構如下圖左所示。O^2-離子按六方緊密堆積排列，即ABAB......二層重復型，而Al³⁺離子填充了2/3的八面體空隙。由于只填充了2/3的空隙，因此Al³⁺離子的分布必須有一定的規律，其原則是在同一層和層與層之間，Al³⁺離子之間的距離應保持最遠，這是符合于鮑林規則的。因此具有六方晶體結構的α-Al₂O₃具有晶粒各向異性生長的習性，在一定的工藝條件下可以制備出片狀形貌。

左：α-Al₂O₃的晶體結構示意圖

右：片狀α-Al₂O₃晶粒生長示意圖

晶粒生長是否存在各向異性，還與物質的生長系統有密切的關系。從晶體生長過程來看（上圖右），晶體的生長特性是由晶粒不同晶面的生長速率決定的，生長速率較快的面逐漸變小或消失，而生長速率較慢的面最后則被保留下來，因此，可通過控制不同晶面生長速率來控制晶體的最終形貌。

在一般情況下，  (0001)、(101(_)0)各晶面生長速率基本一致，因此最終形成近似球形顆粒在有促進劑存在的情況下，它不僅促進了α-Al2O3晶體的生長，還改變了其生長習性，使(0001)晶面的表面能降低，這樣新生成同樣面積的(0001)面比(101(_)0)面所需的驅動力要小，因此導致(0001)晶面的擴展速率明顯較快，即<101(_)0>方向的晶體生長較快，因此氧化鋁顆粒傾向于形成規則的六角形片層狀顆粒，且在晶體生長的過程中片層厚度不會增加。

在有熔鹽存在的情況下，當在高溫煅燒過程中時，一方面由于物質在熔鹽中的遷移速率遠遠高于常規的固相反應，所以可以降低合成α-Al₂O₃的反應溫度和縮短反應時間；另一方面由于熔化的鹽對各個晶面的潤濕程度不同，使得各個晶面的表面能存在差異，導致晶面生長速率不同，最終導致片狀的形成。

三、片狀氧化鋁的應用

總而言之，粉體的形態和大小確實會對其許多性質產生重要影響。例如片狀粉體具有良好的附著力與反射光線的能力，可用于顏料、化妝品、汽車面漆、填料及磨料等諸多領域。下面分別予以簡要介紹：

1.增加聚合物導熱率的填充劑

片狀Al₂O₃已被成功地用作聚合物的填料，以增強其熱導率。Al₂O₃的熱導率比有機聚合物高很多，在聚合物中添加少量的片狀Al₂O₃，就可以形成Al₂O₃網絡。該網絡能夠把大部分熱量傳出，因此用這種聚合物與Al₂O₃的復合材料制備的電子元件的壽命可以大大提高。片狀Al₂O₃的直徑越大，所形成網絡的節點越少，導熱效果就越好。

2.提高陶瓷斷裂韌性的增強劑

將片狀氧化鋁作為第二相增韌劑加入到陶瓷中，可以起到增加裂紋偏轉和橋聯作用，對提高陶瓷的斷裂韌性有明顯的效果。其原理與在高聚物中有所區別，此時增強行為的產生是由于裂紋尖端應力和熱膨脹各向異性張應力相互作用時，在裂紋尖端區域產生微裂紋所致。它可以使裂紋沿基體和片狀晶粒間的界面偏轉，消耗了促使裂紋擴展的能量，通過橋連作用產生增韌效果。

3.比云母更好用的珠光顏料底材

目前使用最多的珠光顏料常用天然云母薄片造出。但天然云母薄片常含有有色雜質離子，分離較為困難，且其過厚的邊緣會使珠光顏料易發生散射現象，對其視覺效果造成不良的影響。

人工合成的片狀氧化鋁粉體，具有天然云母無法獲得的設計自由度和物理化學性能。在合成過程中，可以消除或控制雜質的引入，同時使產品具有狹窄的粒度和厚度分布，大的徑厚比，幾乎完全無色和光滑平整的表面，而且這種氧化鋁在水中具有良好的分散性。因此，它是優質珠光顏料理想的底材，而片狀氧化鋁基珠光顏料被稱為“現代精細化工的藝術品”。

4.讓人容光煥發的化妝品添加劑

片狀粉體可以用在化妝品上使皮膚看起來光彩照人，清質潤滑，并且可以使彩妝易于涂抹，增加其粘附性，從而防止了由于出汗和皮脂分泌造成的彩妝脫落。片狀氧化鋁具有良好的化學性能、光學性能和二維平面結構，而且無毒無味，是化妝品的優良添加劑。它不但具有較高的光澤度，明亮的色彩，而且具有較好的鋪展性和粘附性，易于粘附于皮膚表面，同時還具有良好的手感，使人有舒服的感覺。

5.高精密微電子材料的拋光粉

用于拋光粉片狀氧化鋁可制成性能優良的拋光粉，這種拋光粉可用于高精密微電子材料的拋光，也可用于陶瓷的拋光和光學顯微鏡等諸如此類的玻璃表面的拋光。片狀氧化鋁具有良好的分散穩定性和平行排列性，當用于拋光粉時，可以讓片狀氧化鋁的上下表面基本平行于被拋光材料的表面，因此可以最大可能地避免表面下的損傷(SSD)，使拋光后的表面依然平滑如鏡。

資料來源：

新型片狀氧化鋁材料的合成及在珠光顏料中的應用，于閩。

熔鹽法合成片狀氧化鋁粉體的研究，蘇周。

微細片狀氧化鋁粉體的制備及應用，王二星。

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