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单晶片状α氧化铝优异的性能以及巨大的经济效益使其成为备受关注的新兴功能材料,这类该材料除了具备α氧化铝优异的表面硬度、耐磨性和化学稳定特性以外,其在厚度方向达到了纳米级,而在径向为微米级,径厚比大,因此具备纳米和微米粉末的双重优点。
单晶片状α氧化铝其中最为典型的应用案例便是作为珠光颜料的基材,国际上已产业化的氧化铝基珠光颜料代表性产品主要有德国的默克公司的Xirallic系列珠光颜料(官网显示此类商品每公斤售价约2000元)以及韩国CQV公司的Adamas系列珠光颜料。
Xirallic水晶珠光效果颜料基材单晶片状α氧化铝电镜图(左)。通过控制片状氧化铝基材上二氧化钛的包覆厚度,可以得到纯净的水晶珠光银白色,以及一系列的高彩度干涉色,如金色、红色、蓝色、绿色、紫色、青绿色水晶珠光;如果在基材外包覆三氧化二铁,就能得到古铜色、红色水晶珠光的效果。
用于珠光颜料的基材要求具有高的径厚比,狭窄的粒径分布(效果颜料是直径大多在5至50微米之间的片状物)以及平整光滑的表面(可以有效地增加颜料对光的反射效果)。在Xirallic系列珠光颜料的技术参数中,其产品粒度分布主要在5-30um及5-40μm之间。此外,在Adamas系列珠光颜料技术参数中,其产品粒度分布区间主要有3-30μm及9-45μm。
基于单晶片状α氧化铝薄片的效果颜料可应用于涂料、塑料、印刷油墨和化妆品配方等领域。除了在珠光颜料领域应用前景可期,片状氧化铝的低介电损耗、高热导率,纳米级厚度等特性在高端界面导热材料中也具有良好的应用前景;此外,单晶片状氧化铝因其优异的表面硬度、耐磨性和化学稳定特性,有望作为对耐温性、耐磨性、耐腐蚀性有特殊要求的功能涂料的组分。
目前片状氧化铝普遍制备成本较高,大规模生产相对困难。目前闽江学院单晶片状氧化铝研究中心已建成一条百公斤级单晶片状氧化铝中试生产线,可制备出厚度为180-450nm、径向尺寸(D50)为17-24um、径厚比范围为70-100,具有典型片状形貌特征的单晶片状氧化铝,验证了规模化量产前的各工艺段关键技术的实施方案,该项目历经十余年的开发与规模化中试研究,具备了规模化量产条件。
片状氧化铝中试系列样品单晶片状氧化铝--厚度为227nm
表面光洁无缺陷,高活性易于表面改性
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主题:单晶片状氧化铝的制备及应用研究
报告人:吴华忠 副教授
单位:闽江学院单晶片状氧化铝研究中心
吴华忠,男,硕士,现为闽江学院材化学院副教授,主要从事无机新材料制备技术、性能及材料规模化工艺的研究,先后主持和参与多项基金项目,获国家发明专利4项,闽江学院单晶片状氧化铝研究中心主要负责人之一。
编辑:第七届氧化铝论坛
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