片状氧化铝是近年来出现的一种性能优良的功能微粉材料，它属于α-Al₂O₃，具有明显的鳞状结构特征和较大的径厚比。氧化铝有多种不同的类型，常规的氧化铝与其他金属氧化物一样，本身的硬度大、熔点高、机械强度好、且耐腐蚀抗氧化。而片状氧化铝还因其独特的片状结构和晶体形状，从而具备了微米粉体和纳米材料的双重特性。

目前，片状氧化铝晶粒的径向尺度一般为5-50 μm，厚度一般在100-500 nm之间，晶型发育良好的微粒还表现出规则的六角形貌。

片状氧化铝的微观形貌

片状氧化铝的性能特点

与大多数天然的基体材料相比，通过人工方法合成的片状氧化铝微粉的径厚比例可调，并且具有纯度高，表面平整光滑，在水中分散性良好的优点。工业级的片状氧化铝粉体的粒径大小可以达到微米尺寸，厚度更是达到了纳米级或接近纳米尺度。这不仅使它具有显著的光线反射能力和屏蔽效应，还使其体现出了良好的表面活性和优越的附着力。

在片状氧化铝粉体表面涂抹高折射率的二氧化钛、氧化铁或其他性能优越的金属氧化物材料，既可以强化它的折光率，耐腐蚀抗氧化性能等多种物化特性，又能使其具有光泽柔和，装饰性强的特点。因此片状氧化铝作为一种复合材料在耐火材料、化妆品行业、珠光颜料、和增韧陶瓷、等领域有着广泛的应用前景。

复合其他颜料的片状氧化铝

（图源：闽江学院单晶片状氧化铝研究中心）

片状氧化铝的制备方法

片状氧化铝的制备方法有很多种，通常采用的有熔盐法、液相间接法（如溶胶-凝胶法）、水热（醇热）法、涂膜法、机械法以及高温烧结等方法。无论是熔盐法、溶胶凝胶法、还是水热（醇热）法都属于粉体液相合成的范畴，固相法和气相法相对应用较少。

一、水热（醇热）法

水热法是指在密闭的压力环境下，以水作为溶剂，让物质在高温高压的容器（高压釜）中进行成核，生长结晶，以此生成所需产物的一类化学反应。到目前为止，用水热法已制备出了百余种晶体，包括硫化镉、祖母绿，氧化锌、氧化铝等多种用途广泛的高性能材料，水热结晶是片状氧化铝早期的常用制备方法。

水热法制备出来的片状氧化铝粉体纯度高、分散性好且具有较薄的平板状结构和均匀优良的晶体形貌。但是水热合成不仅周期长，而且在反应过程需要高温高压的反应釜，且晶体的相变温度较高(＞400 ℃)，因此有研究者通过改善反应介质和添加剂等条件来降低反应能耗。

二、熔盐法

熔盐法一般是用溶胶凝胶和球磨混合使原料与熔盐充分混合，将产物原料在高温下溶解于熔盐熔体中，由相应氧化物在原子级重新排布并迅速扩散到液相环境中进行反应，冷却后将盐类溶解，经过滤洗涤得到纯净的氧化铝粉体。在熔盐法合成过程中，球磨和随后干燥的后进入孔洞的熔盐增加了铝源和熔盐的接触面积，这有利于片状α-Al₂O₃单晶颗粒的形成和生长。

该法相校于常规的固相法，具有合成温度低、反应周期短、晶体形貌可控、粉体各组分均匀无偏析、物相纯度高以及工艺简单污染小的特点。

三、液相间接法（溶胶-凝胶法）

和水热法类似，液相间接法也利用了液相合成出的粉体纯度高，分散性好的特点。液相间接法中用的最多的就是溶胶-凝胶法，以可溶性盐为铝源（硫酸铝或者氢氧化铝），在液相体系中水解缩合并结晶，经过干燥处理后可以制得前驱体γ-Al₂O₃，再经高温环境中烧结固化完成由γ相向α相转变的过程。

该法可以克服水热工艺中需要高温高压的反应釜的缺点，因此对设备的要求较低，应用得也较为广泛。

除了上述的几种方法，实际生产过程中还会使用到涂膜法、高温烧结法和机械法等其他实验方法。涂膜法制备出的片晶杂质少但机械强度差，粒度分布广；机械法制得的粉体无团聚但是纯度低；高温烧结法晶体各向异性生长良好但对设备要求较高。因此，现代市场中常用熔盐法和溶胶凝胶法来制备片状氧化铝粉体。

片状氧化铝的应用

一、磨料抛光液

对于材料加工行业来说，无论是材料抛光，还是电子产品的精细打磨，都离不开性能优良的磨料。目前国内市面上还多采用SiO₂磨料抛光液，与SiO₂硬度较小、抛光速率低相比，片状氧化铝具有坚硬的晶体结构和平齐的板状结构，粉体微粒排列整齐，可以使磨料与产品间的磨擦力增大，加快了磨削速度，可以大大缩减工厂实际生产过程中磨片机的数量、人工成本和磨削时间。而常见的氧化铝磨料在实际使用中存在易划伤、抛光液不稳定等问题，与常规的纳米氧化铝相比，平整光滑的片形表面对于被磨对象（如半导体硅晶片，智能手机外壳等等）来说不易划伤，可提高产品的合格品率。所以，片状氧化铝已经成为了高精密微电子行业、宝石加工业和金属陶瓷行业的新宠。

二、珠光颜料

珠光颜料的基片材质，本质上可以用任何稳定存在的细小片状物。而片状氧化铝化学性能稳定、覆盖面积广、折射率高，并且其特有的光学性能使颜料能够产生强烈的珠光效应，因此片状氧化铝作为珠光颜料的基材已经成为开发性能优越的珠光颜料的新热点和行业经济增长点。

目前使用最多的珠光颜料常用天然云母薄片造出，但天然云母薄片常含有有色杂质离子，分离较为困难，且其过厚的边缘会使珠光颜料易发生散射现象，对其视觉效果造成不良的影响。而用片状氧化铝代替天然片状云母制备出来的珠光颜料，不仅纯度高，制备工艺简单，而且能够创造出细腻柔滑的惊艳色彩。这种珠光颜料能呈现出丝绸或珐琅彩的色泽，具有浓厚的三维质感和亮丽的边缘幻色，被称为“第二代新型效应材料”。

三、无机填充剂

片状氧化铝在工业生产中是一种不可缺少的填充剂，在功能陶瓷、塑料和橡胶制品中，能起到增加硬度和刚度、调节热膨胀系数的作用。刚玉型的结构可以增加它的耐热性和显著提高其热传导性能，并改善制品的外观。

相比于柱形晶体的桥联和裂纹偏转效应，片晶材料的这种特性使劈裂作用沿层间解理分叉蔓延，增宽了裂纹的裂变路径，抑制了主裂纹的生长，可以显著提高材料的抗折强度和断裂韧性。此外，利用热传导性能优越的氧化铝作为填料制备出的聚合物-复合陶瓷应用于电子元件领域可以大大延长其电子产品的使用寿命。

四、化妆品

片状氧化铝具有较小的粒度和厚度分布以及较大的径厚比，它的化学性能稳定，几乎无色而且表面光滑平整，在水中具有良好的分散性，最为重要的是，这种粉体无毒无味，因此也被广泛应用于化妆品领域。

片状氧化铝作为一种可以改良化妆品性质的添加剂，不仅可以使化妆品呈现出较高的光泽度和明亮的色彩体验，而且贴服在皮肤表面有着很好的舒适度，还具有优越的铺展性和粘附性能，能够有效的防止油脂分泌或皮肤出汗造成的粉

妆脱落。

五、功能涂膜

性能优越的片状氧化铝无团聚现象，且具有良好的附着力，易于与其他功能微粉相结合，制备成出各种前景诱人的新型功能涂膜。

用于毛细管的氧化铝涂层可以显著提高其逆转电渗流性能和目标分析的选择性及稳定性能；用于隐形飞机的功能涂膜可以吸收电波以防止被雷达搜寻到；此外，氧化铝涂膜还有阻隔紫外线，进行光催化等功能，因此在太阳能电板上也有着不错的应用前景。

参考来源：

片状氧化铝的发展历程与应用前景，王玲、王千瑞、刘冲、熊焰（湖北工业大学材料与工程学院）。

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