中国粉体网讯 高纯氧化铝陶瓷是以高纯超细氧化铝为主要原料，α-Al2O3为主要晶相组成的重要的陶瓷材料。高纯氧化铝陶瓷因具有机械强度高、硬度大、耐高温、耐腐蚀等优良性能在机械、电子、集成电路、医学等领域得到广泛的应用。
半导体设备精密部件
据了解，半导体设备中会用到大量的精密陶瓷零部件，而这些陶瓷部件能占到半导体设备成本的10%以上，其中氧化铝陶瓷是较为常用的精密部件用陶瓷材料。
抛光板，来源：日本京瓷
例如在半导体刻蚀设备中，刻蚀机腔室材料作为晶圆污染的主要来源，等离子刻蚀对其影响程度决定了晶圆的良率、质量、刻蚀工艺的稳定性等等。因此，研究和开发出一种极其耐刻蚀腔体材料成为半导体集成产业以及等离子刻蚀技术中一项极具挑战的任务。当前，主要采用高纯Al2O3涂层或Al2O3陶瓷作为刻蚀腔体和腔体内部件的防护材料。除了腔体以外，等离子体设备的气体喷嘴，气体分配盘和固定晶圆的固定环等也需用到高纯氧化铝陶瓷。再例如在晶圆抛光工艺中，氧化铝陶瓷可被广泛应用于抛光板、抛光磨垫校正平台、真空吸盘等。
机械方面
高纯氧化铝陶瓷具有优良的机械性能，采用常压烧结方法可制备抗折强度约为 250 MPa的氧化铝陶瓷，而采用热压烧结方法制备的高纯氧化铝陶瓷，其抗折强度可达500MPa，硬度可达9GPa(莫氏硬度)。利用高纯氧化铝陶瓷的这些特性，可将其用作磨轮、陶瓷钉等，其中应用最为广泛的是高纯氧化铝陶瓷刀具和高纯氧化铝瓷球。但是，由于高纯氧化铝陶瓷的断裂韧性和抗热震性比较差，通常需要向氧化铝中引入第二相，如 ZrO2等，以改善高纯氧化铝陶瓷材料的韧性和抗热震性。此外，通过细化晶粒，制备出晶粒尺寸小且分布均匀的高纯氧化铝陶瓷，其强度和韧性也可在一定程度上得到显著提高。
电子、电力方面
高纯氧化铝陶瓷的高频介电损耗小，绝缘性能优良，可用于制备绝缘性器件、陶瓷基板及透明氧化铝陶瓷等。其中，应用比较广泛的为陶瓷基板与透明氧化铝陶瓷，在许多特种光学仪器、照明设备及空间卫星设备等方面得到越来越广泛的应用。
LED氧化铝陶瓷电路板，图源：金瑞欣特种电路
陶瓷基板方面，氧化铝陶瓷基片是当代电子信息产业中应用最广的基板材料，是集成电路芯片的基础材料。例如在LED照明领域，主流基板的热膨胀系数为14~17×10-6/K，在温差过大、温度剧变的情况下，PCB会比芯片封片封装膨胀得更剧烈，导致脱焊问题。在这种困扰之下，氧化铝陶瓷基板的热膨胀系数和芯片的热膨胀系数更为接近，能有效避免类似情况。
透明氧化铝陶瓷方面，自1959年Coble博士第一个研发制备了透明氧化铝陶瓷（也称透明多晶氧化铝陶瓷）后，透明氧化铝陶瓷的研究和应用得到了广泛的关注。与玻璃相比，透明氧化铝陶瓷具有更高的强度，硬度以及韧性，而且其优良的抗表面磨损性能也是玻璃无法媲美的；而与单晶材料相比较，透明氧化铝陶瓷的制备温度要更低，生产周期也更短。正是因为透明氧化铝陶瓷具备这些性能才使其成为了研究的热点，使其在光学、特种仪器的制备、照明、电子技术、高温技术、国防军事以及航空航天等领域都获得了极为广泛的应用。例如，利用透明氧化铝陶瓷的透光性、耐腐蚀性和高温稳定性，可以将其制作成发光电弧管应用于高压钠灯。
医学方面
生物医学材料可以对人体机能进行修复但不会对人体产生不良特性，医疗卫生组织对生物医用材料的要求非常严格。不仅要求材料具有生物相容性，也需具备无毒、环保耐用等特性。高纯氧化铝陶瓷因具有的良好的生物相容性、机械性能以及化学稳定性，将其植入人体，不会引起人体的排斥反应，可广泛用于制备人造骨、螺栓及人造关节等，在临床和科研上已经得到认可。
高纯氧化铝陶瓷的特殊性能及应用之所以区别于普通氧化铝陶瓷在于其高纯度，同时对其粒度、分散性等也有很高的要求，这便对高纯氧化铝粉体的制备是个考验。9月27日，中国粉体网将在江苏·扬州举办2024全国高纯氧化铝粉体制备技术及应用交流大会。我们邀请到湖南大学肖汉宁教授出席本次大会并作题为《高纯氧化铝粉体制备及其在高技术陶瓷领域的应用》的报告。
（中国粉体网编辑整理/山川）
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