球形氧化鋁簡介

球形氧化鋁（Spherical Alumina）是一種具有特殊物理與化學性質的氧化鋁（Al₂O₃）形態，廣泛應用於電子、陶瓷、熱管理材料、催化劑載體等領域。以下是對球形氧化鋁的深入探討與研究：

一、基本概述

1. 化學性質

* 分子式：Al₂O₃

* 晶型：主要為α-Al₂O₃（剛玉型）

* 熔點：2072°C

* 硬度：莫氏硬度9，僅次於金剛石

2. 物理形態

球形氧化鋁是指具有接近球形顆粒形貌的氧化鋁粉體。這種形貌在許多應用中提供了獨特的性能：

a.顆粒均勻性高：流動性佳，適合填充

b.表面積與孔隙度可調控：根據用途可製備高比表面或低孔隙材料

c.機械強度優良：適合作為填充物或陶瓷基材

二、製備方法

1.噴霧乾燥法（Spray Drying）

常用於生產球形氧化鋁前驅物，如氧氫化鋁顆粒，再經高溫煆燒轉化為α相。

優點：粒徑分佈均勻，球形度高

2.溶膠-凝膠法（Sol-Gel）

利用鋁鹽水解產生氧化鋁凝膠，再乾燥煆燒

優點：可控粒徑、小尺寸球形氧化鋁

3.模板法

利用球形模板（如聚苯乙烯微球）引導形成球形結構

優點：多用於多孔結構的氧化鋁球

4.燒結成型法

用於製造較大尺寸的球形氧化鋁顆粒（如作為磨料或載體）

三、結構與性能分析

1. 結晶相

* α-Al₂O₃：最穩定相，耐高溫、高硬度、低比表面積

* γ-Al₂O₃、δ、θ相等：多為中間相，具有較高比表面積，適用於催化劑載體

2. 表面特性

* 表面積（BET）：根據煆燒溫度可從 10 ~ 300 m²/g 調整

* 孔徑結構：可設計為微孔、介孔或無孔

3. 熱導率

* α-Al₂O₃ 熱導率高（約 30 W/m·K）

* 對導熱複合材料而言，球形結構提升填充性與導熱效率

四、應用領域

領域 作用與功能

電子材料 填料以增強導熱性（如導熱膠、導熱墊片）

陶瓷與耐火材料 提高機械強度與耐高溫性

催化劑載體 γ相球形氧化鋁作為支撐物

拋光材料 高純度球形氧化鋁微粒作為 CMP 拋光材料

電池材料 作為隔膜塗層材料以提升熱穩定性

3D列印陶瓷 高球形度與分散性提升列印品質

五、前沿研究與發展趨勢

1.奈米球形氧化鋁:可用於製造透明陶瓷、光學元件等高端應用

2.功能化球形氧化鋁:表面修飾（如氨基、羧基）用於複合材料界面增強

3.高填充率複合材料:與環氧樹脂、矽膠等配合，提高導熱又保有絕緣性

4.綠色製程:研究低能耗、無毒原料、可回收製備技術