前阵子，赢创宣布斥资数千万欧元在日本四日市投建亚洲首个气相氧化铝工厂的新闻相信刷了不少人的屏。据悉，该项目将在2025年投入运营，所生产的气相氧化铝产品将被用于超薄隔膜涂层，提高电动汽车的行驶里程及安全性能。

消息一出，气相氧化铝这种材料开始受到关注。除了赢创工厂所指的领域以外，它还能在哪里发挥以及有什么长处呢？

气相氧化铝简介

气相法氧化铝是一种外观为白色蓬松的纳米级洁净粉体，原生粒径在10~30nm。但粒子之间不是孤立存在，而是团聚成几百纳米大小的软团聚“颗粒”，也就是所说的“附聚体”，尺寸为0.1~0.2μm，具有颗粒细、纯度高、分散性好以及表面带正电的特性。

目前气相氧化铝的生产技术在国外已经得到充分的发展和开发，有些技术已实现规模化生产。其中，热解法是最为成熟和已形成大规模生产的气相氧化铝生产技术，这种特殊的生产工艺主要是由开头提及的赢创公司在60多年前发明的。

赢创的气相金属氧化物制造工艺（流程示意）

其原理是使AlCl₃固体在远离热力学计算的临界反应温度条件下，形成很高的过饱和蒸汽压，与氧气和氢气燃烧生成的高温水蒸气反应形成氧化铝，使其自动凝聚形成大量的晶核；这些晶核在加热区不断长大，聚集成颗粒；随着气流进入低温区，颗粒长大，聚集、晶化停止；最终在收集室内收集到粉末。气相法优点是反应条件易控制、产物易精制，可控制反应气体来得到少团聚或不团聚的超细粉末，颗粒分散性好、粒径小、分布窄。

气相氧化铝生产工艺示意图

由于这种制备工艺与产品结构与普通超细氧化铝具有明显差异，由于使用的原材料完全来自化学反应，因此气相氧化铝产品纯度极高（超过99.6%），同时在应用上也与普通氧化铝形成了区别。

一般情况下，普通超细氧化铝粉体会作为主力输出直接应用，如作为氧化铝陶瓷的原料、导热硅胶的填料等。而气相氧化铝比起当“主人公”，大多数时候其实更适合作为一个具有“点石成金”能力的万能添加剂。

如何使用？

目前，气相氧化铝作为一种重要的无机化工原料，被广泛应用于荧光节能灯、高光相纸、粉末涂料等领域，以下是他的部分主要应用概括。

节能荧光灯照明是纳米气相氧化铝最主要的应用领域之一。节能灯中荧光粉吸收紫外线产生可见光而达到发光效果，但是紫外线同时也导致荧光粉容易脱落，光效降低等问题，特别是185nm的紫外线对荧光灯寿命影响更显著。

气相氧化铝的聚集体颗粒粒径在0.1~0.2μｍ之间，可以作为粒度为6~10μm左右的荧光粉的填充细粉，而且纳米气相氧化铝表面带正电荷，荧光粉和玻璃均带有负电荷，因此气相氧化铝的加入可以明显增强荧光粉相互之间以及和灯管之间的粘结力，避免荧光粉的脱落。因此气相氧化铝可用作紧凑型荧光灯中荧光粉层的保护涂膜，还可和稀土荧光粉复合制成荧光灯管的发光材料，提高灯管寿命。

喷墨打印介质由基材，架桥层，墨水吸收层组成。墨水吸收 层的涂层根据成型及吸墨原理可分为膨润型、铸涂型、微孔型（或间隙型）三大类。其中微孔型喷墨打印涂层是通过涂层 中的微孔来吸墨，由于其结构特点，微孔型喷墨打印纸可适合染料墨水和颜料墨水打印，且打印画面防水。因微孔型喷墨打印纸的明显优势，故备受市场青睐。

彩喷纸构造

气相氧化铝的水性分散体可用于喷墨打印的微孔涂料中，具有低粘度、高固体负荷、低粒径的特性。其高吸附能力提供了油墨的快速吸附能力，并且阳离子表面产生了良好的油墨附着性；此外还能让油墨具有极好的光泽度、色域及涂料透明度。

气相氧化铝在粉末涂料中也具有不可替代的作用。在用静电进行粉末涂料施工时，在粉末涂料中加入适量的气相氧化铝粉末，通过充分的机械搅拌，氧化铝纳米颗粒可有序地结合在基质颗粒的表面，形成一层“包覆”，这样形成一个“壳核”结构，整体进行运动，可有效减小颗粒间的静电引力，避免由于范德华力、吸潮、颗粒磨擦等产生的粉末粘接。

氧化铝纳米颗粒可有序地结合在基质颗粒的表面

另外在卷钢涂料中，可作为热和辐射的保护剂。而在高档粉末涂料中添加气相氧化铝，能够使耐擦洗次数由原来的5000次提高到1万次。

在陶瓷领域，添加气相氧化铝可以改善陶瓷材料的多种性质｡例如:添加到粗晶粉体中，可以提高氧化铝的致密度和耐冷热疲劳性能｡英国将其与二氧化锆混合，烧结温度降低100℃，在常规85瓷、95瓷中添加纳米Al₂O₃，强度和韧性均提高50%以上｡在微米Al₂O₃粉体中加人40%的纳米γ-Al₂O₃，素坯相对密度达80%，烧结后接近于完全致密，而且烧结温度也有所降低｡在其它陶瓷基体中，加人少量的亚微米或纳米Al₂O₃材料后，力学性能可成倍提高，其中以SiC/Al₂O₃纳米复合材料最为显著，抗弯强度从300~400MPa提高到1GPa，经热处理可达1.5GPa，断裂韧性也提高了40%以上｡

氧化铝陶瓷

气相氧化铝也可以在复合材料中作为结构材料的弥散相，增强基体材料的强度、刚度等性能。例如在制备铝合金时，加入气相纳米氧化铝粒子，使铝的强度得到很大改善。同时，作为复合材料，在人体正常生理条件下不腐蚀，与机体组织的结构相容性较好，且强度高，摩擦系数小，磨损率低，因而在医学中有广泛的应用，可制成承力的人工骨、关节修复体、牙根种植体、折骨夹板与内固定器件等；还可用于颌面骨缺损重建、五官矫形与修复及牙齿美容等方面。

资料来源：

陈燕玉,段先健,吴春蕾,等.气相氧化铝的制备方法及应用前景[J].广州化工,2014(14):17-19. DOI:10.3969/j.issn.1001-9677.2014.14.006.

王光国,杨晓春,段先建,等.气相氧化铝提高粉末涂料流动性作用的探讨[J].现代涂料与涂装,2014,17(5):18-19,24. DOI:10.3969/j.issn.1007-9548.2014.05.006.

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