不錯，上面的不閃閃亮的東東本質都是氧化鋁，不過今天小編不聊怎么鑒別寶石，今天來帶大家認識一下氧化鋁在工業(yè)中應用。

　　Al2O3在自然界主要以鋁土礦形式存在(Al2O3·3H2O)形式存在，主流工藝為拜爾法制成，其流程大概是這樣的：

　　Al2O3·3H2O+NaOH→NaAlO2(溶液)，過濾后礦渣排走，

　　NaAlO2+Al(OH)3→Al(OH)3(降溫過飽和沉降)，

　　Al(OH)3→Al2O3(900~1200℃烘烤)形成α型晶，

　　Al(OH)3→Al2O3(140~450℃脫水)，形成γ型晶。

　　具體的工藝流程如下：

　　這個紅色的過程的本質是將礦石粉體化，以充分的化學手段將鋁土礦中的雜質物質去除，以達到純化氧化鋁目的。我們經常的95%，99%，99。5%基本就決定于藍色字體的過程。不要小瞧了小數點后幾位，這已經屬于精細化工范疇，同時也是礎科技實力的象征。有沒有種丑小鴨變白天鵝的感覺?然而人類不滿足于獲得一只白天鵝，而是把天鵝做成各種豐盛美味佳肴(let’sdoit)，制作佳肴之前，我們有必要先了解白天鵝的種類。下面我們來看看，氧化鋁的主要晶型。

　　林林總總的氧化鋁大概有十幾種晶型。但是我們最常用/見的就三種：α-晶型，γ-晶型，β-晶型。其中數α-型使用量最大(意思大概就是單價不高咯)。

　　不同氧化鋁陶瓷晶型轉變關系及6方晶型α-Al2O3

　　這里要講一個小插曲，β-Al2O3最早是在生產玻璃的窖爐壁上耐火材料(Al2O3)中被發(fā)現的。開始人們以為是以新的Al2O3晶型，最后被證明是是一部分Na2O滲入Al2O3的內形成的多元化合物(所以嚴格來說這應當是個復合材料Σ(⊙▽⊙"a)，哈哈哈。但是就這個特殊的導電性馬上讓其位列“功能材料”的行伍，身價立馬大漲。

　　β-Al2O3電池比傳統(tǒng)電池儲能效率更高

　　借此小編要告訴大家一個做人的道理：平凡的崗位上，越是踏實勤奮，經得起淬煉，積極地吸收環(huán)境養(yǎng)分，量變總會有引起質變的一天(廉價耐火磚吸Na秒變電芯，身價暴增)。

　　此處需強插一句：材料的特性由其組份，結構決定。生產過程影響組份，結構。舉個例子：沉降法獲從鋁土礦中獲得Al2O3往往是絮狀的;進一步干燥脫水結塊形成γ晶相和α晶相混合相，看起來是一團粉末，微觀上其實存在很多范德華力作用，是一種結構松散材料。當溫度升高到1200℃時候，會有部分Al-O的化學鍵形成，γ-晶型團簇會進一步熔結形成更致致密的α-晶型團簇。松散的結構意味著很大表面面積，所以γ-晶相有一個牛逼的特點是就是比表面積特別大，可達300m2/g(我們常用的竹炭350m2/g)，因此它基本是化工催化，氣體吸附行業(yè)中的明星產品。耐腐蝕，耐高溫這一點，足以秒殺其他催化劑觸媒了。但拿來鍍膜做防護膜用就白瞎(可惜、浪費~~)了。想享受氧化鋁帶高強度的保護怎么辦?只能選擇更致密的α-相氧化鋁陶瓷。然而兩者外觀來看都是白色的，使用須謹慎。

　　①3維材料：球啊、塊啊，各種陶瓷件啊

　　三維材料有很多成型方法，可采用HIP/CIP(熱等靜壓/冷等靜壓)，將粉體在高壓下進行壓縮。強迫粉末之間形成作用力。這種方式常用于制作靶材或者磚坯，力學性質很差。無法直接應用在承載結構中，但也是由于其不緊密的結構，熱力學性質會顯著變化，從而在隔熱材料中廣泛應用。也可以與其它陶瓷粉末/有機溶劑混合后進行鑄造，再干燥成型。同樣這種方法之制備的材料也無法直接使用，后續(xù)需要進一步加工，隨著5G時代的來領，LTCC(LowTemperatureCo-firedCeramic)這一技術已經陡然走俏，勢必會帶來一波氧化鋁應用高潮。

　　將成型的胚材再高溫條件進行燒結，可獲得力學性能優(yōu)秀的成品。不同的應用領域對成品會有不同的要求，在半導體集行業(yè)應用中，需要很關注陶瓷中是堿金屬含量，長期的電流&發(fā)熱環(huán)境這些堿金屬會對絕緣性造成影響(想想β-Al2O3的用途)總的來講，3維材料我們關注的氧化鋁關鍵點是(純度，晶型，熱導率，機械強度，熱熔介電常數這些參量)

　?、?維材料：薄膜材料

　　制備方法

　　a、PVD(physicvapordeposition)：將靶材再低真空中采用等離子轟擊成納米顆粒，或者熱蒸發(fā)方式讓氧化鋁沉積再表面。經熱處理后形成有一定的強度/硬度/透過率的膜。。

　　b、So-Gel(溶膠-凝膠法)：使用含有Al2O3的膠體，涂敷在表面上，然后再凝膠沉積在材料表面。隨后經過熱處理形成一層薄薄的陶瓷膜。

　　c、ALD(atomlayerdeposition)原子層沉積：采用還有鋁的有機化合物，與水在超高真空內在表面上進行反應，這種工藝可形成品質優(yōu)良是氧化鋁納米薄膜，無論在光學，電學力學上都具有異常優(yōu)秀的品質。因此，它在半導體行業(yè)中由非常重要的應用。

　　d、氧化法：用氧化性物質對鋁金屬表面進行氧化處理。形成致密的氧化鋁薄膜。助融法，將K2SO4與KAl(SO4)2混合焙燒，冷卻后溶浸處理得到。

　　以上前4種的方法都是需要將被處理表面與氧化鋁陶瓷(源)放置再一個環(huán)境下加工，被加工物體表面就獲得了氧化鋁所具有的功能。最后一個生產的2維材料僅僅是材料而已，必須要進一步是設計使用，與1維材料類型的用法相同(復合材料添加劑)。

　?、?維材料：晶須啊，線啊

　　制備方法

　　a、誘導法，將Al2O3單晶放置于與Al2O3，Al，H2O氛圍內升溫，使Al2O3沿著原來單晶方向進行生長形成納米線。

　　b、Al-SiO2法：將Al粉與SiO2粉體混合在保護氣體中進行反應生長出Al2O3納米線。

　　c、助融法，將K2SO4與KAl(SO4)2混合焙燒，冷卻后溶浸處理得到納米線。

　　d、模板法，將有機纖維飽和吸附AlCl3后干燥放入氧化鋁干過中灼燒得到納米線。

　　納米晶須是一種非常優(yōu)秀的復合材料基材，優(yōu)秀的力，熱學特性讓其在高溫，摩擦平頻繁的結構中應用廣泛(發(fā)動機，渦輪扇葉等等)。

　　順便再提出一個名詞：復合功能材料這又是人類材料學上的一個壯舉，類似生物的雜交，可達到“一物多能”的效果。復合功能材料是未來一個重要的行業(yè)，尤其是航空航天航海，軍工，半導體等產業(yè)發(fā)揮舉足輕重的作用。

　?、?維材料：納米顆粒

　　制備方法：

　　a、球磨法，將氧化鋁粉體球磨進一步研磨成納米顆粒。

　　b、熱分解法，將含有鋁氧的物質進行熱裂解。

　　c、鋁鹽水解法等其他方法。

　　總的來講，目前在制備0維氧化鋁納米材料很難克服團聚現象以及粒度均一性。球型納米顆粒的氧化鋁陶瓷具有優(yōu)異力學特性及流動性，可以廣泛應用于流體填充潤滑及調節(jié)材料的流動型及保護涂層中。但是因為他有很強的自聚性，這個制備納米顆粒帶來很多不便目前還沒有廣泛的應用。

　　通過以上的介紹，想必您應該對氧化鋁陶瓷這個大白鵝各種。“烹飪”方法有了大致的了解了吧?小編現在只能悄默默告訴大家，后面5G的發(fā)展，LTCC將是一個不錯的切入點。相信隨著科技的不斷發(fā)展，后面肯定會有越來越多烹飪方式。

　　順便再吐槽一點，我們的精細化工還需要努力，目前高端一點的氧化鋁大多依賴進口的。

　　反過來看，高規(guī)氧化鋁提出也是一個不錯吃法(需求大&價格還高)。

　　文末彩蛋一枚：如何鑒別藍寶石。鎮(zhèn)樓圖中的寶石有自然的也有人工的，小編奉上一個專業(yè)的檢測方式[拉曼光譜法]，原理如下：

　　人工與自然的藍寶石因為外界經歷的環(huán)境不同。導致藍寶石內部的晶格應力稍有差異。而拉曼光譜可以>99%準確度上將2者分開。如下2張圖。歡迎大家留言回復2張圖的差一點在哪。回答正確將有“意外驚喜”

　　天然藍寶石拉曼光譜(左)及人工藍寶石拉曼光譜