球形氧化铝：被业界视为性价比最好的导热粉体填料

随着5G、新能源汽车等高耗能领域的爆发增长，导热材料将成为关键材料，球形氧化铝作为主要填料方案，被业界视为性价比最好的导热粉体填料，有望跟随导热市场的成长而需求爆发。

根据QYResearchGroup统计和预测，2019年全球球形氧化铝的市场达到了126.4百万美元，到2026年这一市场容量将增加至215.25百万美元，每年的复合增长率达到了8.93%。

用作高导热填料有何优势？

常用的填料有金属填料、碳材料、陶瓷材料三大类。虽然金属填料和碳材料本身具有较高的热导率，能显著地提高聚合物材料的热导率，然而在高负载时却易破坏材料的绝缘性能，且碳材料如石墨烯或碳纳米管在基体中不易分散，不利于形成有效的导热通路。

与这两类填料相比，陶瓷填料因其优异的热传输性能和高的绝缘性能，在制备高导热复合材料领域得到了越来越多的关注。其中Al2O3填料因其具有高热导率、高电阻率、低介电损耗、性价比高等众多优势，被广泛地应用和研究，而球形填料更有助于发挥导热填料的热传导功能，因此目前市场上用得较多的导热填料主要是球形氧化铝。

据江苏联瑞新材介绍由于球形氧化铝粉具有良好的导热性能、优秀性价比，是目前市场热界面材料中大批量使用且使用占比较高的导热填料。热界面材料包括导热垫片、导热硅脂、导热灌封胶及导热凝胶等，终端应用于各种电子通讯设备、新能源汽车电池组件、电源充电器元器件、LED灯、户外电源、变压器等的散热。另外，导热铝基覆铜板、导热塑封料、导热工程塑料（如LED灯罩、电器、电子器件的壳体）以及热喷涂涂层材料、特种陶瓷、特种研磨材料对于球形氧化铝粉的需求也是逐步增加。

总之，面对电子设备向集成化、小型化发展以及多种先进复合材料的进步而对于导热性能的提升要求，多种新材料行业对于导热填料的需求愈加旺盛，性价比优秀的球形氧化铝粉迎来了良好的市场发展时机，是各种导热材料和热界面材料类产品所需的关键材料之一。

如何制备球形氧化铝？

目前，球形Al2O3粉体的制备方法主要包括均相沉淀法、溶胶－乳化－凝胶法、滴球法、模板法与喷射法等。

01
球磨法

球磨法是最常见的制备超细氧化铝粉体的方法，通常利用球磨机的转动或振动，原料被磨料撞击、球磨和搅拌，大粒径的粉体被细化为超细粉体。制得的球形氧化铝粉体颗粒的尺寸大小主要取决于原材料的颗粒状态和制备工艺。

氧化铝粉的球磨工艺路线图

球磨法制备球形氧化铝操作简单，成本低廉，产量高。但制得的球形粉体颗粒的表面相对粗糙，导致比表面积增大，增大了粉体活性，从而容易出现颗粒间团聚现象，不适合制备具有高质量要求的球形粉体颗粒。

02
均相沉淀法

均相溶液中的沉淀过程是晶核形成，然后聚集长大，最后从溶液中析出的过程，通常是非平衡态的，但如果能够使沉淀剂在均相溶液中的浓度降低，甚至是缓慢的生成，那么就会均匀的生成大量的微小晶核，最终形成的细小沉淀颗粒会均匀地分散在整个溶液当中，而且会在相当长的时间内保持一种平衡状态，被称为均相沉淀法。

均相沉淀法制备氧化铝粉体工艺路线图

均相沉淀法比较温和，球形率高，平均粒径400nm～10μm，纯度低，分散性好。但在获得球形粉体的过程中，通常必须使用硫酸铝为原料，因此在煅烧阶段会产生有害的硫化物，烧结后有团聚，多孔道。

03
溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是用醇盐或者无机盐经过水解或者聚合作用形成前驱体溶胶，然后再醇洗、陈化最后煅烧得到氧化铝粉体，使用此方法要精确控制体系的pH和反应物浓度。溶胶-凝胶法制得的球形氧化铝具有均匀性好、化学纯度高等优点。但其制备工艺较为复杂，成本较高。

04
溶胶-乳液-凝胶法

这种方法是在溶胶凝胶法的基础上发展起来的，为了得到球形的粉体颗粒，人们利用油相和水相间的界面张力制造微小的球形液滴，使溶胶粒子的形成及凝胶化都被限定在微小的液滴中进行，最终获得球形的沉淀颗粒。

溶胶-乳液-凝胶法制得的球形氧化铝的形貌

在溶胶-乳液-凝胶法中，为了形成乳浊液，使用了大量的有机溶剂和表面活性剂，乳浊液中的球形粉末的分离过程非常繁琐，并且在干燥和煅烧阶段不容易保持粉末的球形。

05
滴球法

滴球法是将氧化铝溶胶滴入到油层（通常使用石蜡，矿物油等）中，靠表面张力的作用形成球形的溶胶颗粒，随后溶胶颗粒在氨水溶液中凝胶化，最后将凝胶颗粒干燥、煅烧形成球形氧化铝的方法。这种方法是对溶胶-乳液-凝胶法在工艺上的进一步改进，将乳液技术应用于溶胶的老化阶段，并且保持油相不动，省去了粉体与油性试剂的分离处理。滴球法通常用来制备粒径较大的球形氧化铝，主要应用于吸附剂或催化剂载体。但使用热油和必须保持溶胶长时间滴落是滴球法的缺点。

06
模板法

模板法是以球形原料作为过程中控制形态的试剂，产物通常空心，或者是核壳结构。JinLu使用了富集羧酸盐的碳质微球，制备了空心球形氧化铝。由于模板的性能决定了粉末最终的外观，所以在模板法中必须使用符合严格要求的模板剂。

07
喷射法

喷射法制备球形氧化铝的实质是在较短的时间内实现相的转变，利用表面张力的作用使产物球形化，根据相转变的特点又可以分为喷雾热解法，喷雾干燥法和喷射熔融法。喷雾法和气溶胶分解法一样适用于生产微米级到纳米级球形氧化铝粉末，虽然反应设备复杂，但容易实现工业化。