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一、納米氧化鋁（VK-L05C）的功能

從結(jié)構(gòu)陶瓷的角度看，納米氧化鋁精細(xì)陶瓷可分為耐磨部件、結(jié)構(gòu)部件、耐火部件、載體、耐酸部件、絕緣部件等等。

從功能方面看，納米氧化鋁具有電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、生物、吸聲、熱學(xué)、力學(xué)等多種功能（見表1）。

表1 納米氧化鋁（VK-L05C）精細(xì)陶瓷的功能

功能 應(yīng)用

集成電路基片、封裝、火花塞、Na-S電池固體電解質(zhì)、傳感器。

光學(xué)功能 高壓鈉蒸氣燈發(fā)光管、激光器材料。

化學(xué)功能 控制化學(xué)反應(yīng)，凈化排出氣體，催化劑載體、耐腐蝕材料、固酶載體。

生物體功能 人工骨骼，人工牙根

吸聲功能 吸聲板

熱學(xué)功能 耐熱，隔熱結(jié)構(gòu)材料

力學(xué)功能 研磨材料、切削材料，軸承、精密機(jī)械零部件。

二、納米氧化鋁（VK-L05C）精細(xì)陶瓷的應(yīng)用

以納米氧化鋁（VK-L05C）為主要原料制得的納米氧化鋁精細(xì)陶瓷，因具有多種功能，在高科技術(shù)領(lǐng)域及許多行業(yè)中已得到應(yīng)用，本文簡要介紹如下：

1、在電子工業(yè)中的應(yīng)用

（1）多芯片式封裝用陶瓷多層基板：十年來已成功地用于計(jì)算機(jī)半導(dǎo)體芯片的封裝，不僅使計(jì)算機(jī)的性能提高了十多倍，而價格也大幅度連續(xù)下降。這是由于實(shí)現(xiàn)了高密度封裝，縮短了芯片本身的信號傳輸時間。封裝用的納米氧化鋁陶瓷多層基板的制造方法有厚膜印刷法、生坯疊片法、生坯印刷法、厚薄膜混合法等四種。

（2）高壓鈉燈發(fā)光管：由多晶不透明的納米氧化鋁所形成的納米氧化鋁透明體，應(yīng)用于高壓鈉燈發(fā)光管，照明效率為水銀燈的兩倍，從而開拓了提高照明效率的新途徑。透明納米氧化鋁精細(xì)陶瓷不僅能透光，而且具有耐高溫、耐腐蝕、高絕緣、高強(qiáng)度、介質(zhì)損耗小等性能，是一種優(yōu)良的光學(xué)陶瓷，還可作微波爐窗等。

（3）納米氧化鋁陶瓷傳感器：用納米氧化鋁陶瓷的晶粒、晶界、氣孔等結(jié)構(gòu)特征和特性作敏感元件，用于高溫和含腐蝕性氣體的環(huán)境中，使檢測、控制的信息準(zhǔn)確而迅速。從應(yīng)用的類型看，有溫度、氣體、溫度等傳感器。目前需急待解決的問題是互換性、選擇性，從單個傳感器發(fā)展到復(fù)合傳感器和多功能傳感器。

2、生物納米氧化鋁（VK-L05C）陶瓷

陶瓷作為生物體材料使用的嘗試始于1890年，而納米氧化鋁多晶作為生物功能材料并應(yīng)用于人體是1969年，納米氧化鋁精細(xì)陶瓷用于醫(yī)學(xué)工程的有單晶體和燒結(jié)的多晶體兩種?，F(xiàn)在，美國、西德、瑞士和荷蘭都在廣泛地使用多晶納米氧化鋁制作人造牙和人造骨，據(jù)日本通產(chǎn)省生活產(chǎn)業(yè)局精細(xì)陶瓷室參考通產(chǎn)省和民間調(diào)查機(jī)構(gòu)的調(diào)查結(jié)果，醫(yī)學(xué)用材料主要是納米氧化鋁，用于牙根、關(guān)節(jié)，1981年商業(yè)額就已達(dá)10億日元，市場的年增長率為7.2%。近來，山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計(jì)院、淄博中心醫(yī)院在人造牙的研究方面也取得突破性進(jìn)展，研究結(jié)果表明，納米氧化鋁精細(xì)陶瓷與人體組織液的接觸角是最接近人體牙的材料。迄今用于醫(yī)學(xué)工程中的生物陶瓷有20余種，納米氧化鋁是用得最多的一種。

3、固定化酶載體

對于生物化學(xué)反應(yīng)過程，酶是加速過程進(jìn)行的主角，上述兩者的結(jié)合，需要解決酶的固定化的提供性能優(yōu)良的固定化酶載體。對于間歇的均相體系，酶的重復(fù)利用相當(dāng)困難，故難以提高過程的生產(chǎn)效率，酶的固定已成為實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。酶有1500多種，但酶催化作用有專一性。固定化酶的研究始于本世紀(jì)60年代，1975年Messing用孔徑175×10-10m、比表面積100m2/g、25~60目球狀納米氧化鋁陶瓷，固定葡萄糖異構(gòu)酶。山東鋁廠研究院曾于1983~1985年研究了由玉米→葡萄糖→高果糖漿（含果糖50~60%）的固酶納米氧化鋁載體，其因定酶活已達(dá)8000~10000個單位/克納米氧化鋁。

納米氧化鋁作為固酶載體的優(yōu)點(diǎn)是：具有大的比表面，固酶量大；性能穩(wěn)定、活性期長，酶不會中毒；孔徑分布為120~210×10-10m，便于清理、再生；耐化學(xué)腐蝕，不受細(xì)菌侵蝕；可用流態(tài)化床反應(yīng)；造價低等等。

4、耐熱結(jié)構(gòu)材料

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，納米氧化鋁纖維、晶須及復(fù)合材料，是引人注目的高性能防熱、絕熱材料之一。

（1）航天飛機(jī)的熱防護(hù)系統(tǒng)：航天飛機(jī)在返回與再入過程中，對熱防護(hù)系統(tǒng)提出了更高的要求。美國洛克希德導(dǎo)彈宇航公司認(rèn)為，納米氧化鋁纖維是最有希望的材料之一。由納米氧化鋁纖維構(gòu)成的復(fù)合材料已用作導(dǎo)彈頭錐、噴管，航天飛機(jī)頭部和機(jī)翼前緣，并在民航飛機(jī)剎車材料中得到應(yīng)用。

（2）新的高溫陶瓷纖維：最新發(fā)展了一種納米氧化鋁--氧化鋯陶瓷纖維，使材料的強(qiáng)度和韌性得到提高。拉伸強(qiáng)度超過2100Mpa，在1400℃空氣中暴露100小時后，在室溫仍保持1400Mpa的拉伸強(qiáng)度。這種復(fù)合材料可用于火箭發(fā)動機(jī)噴管的喉部襯墊、尾部噴管的絕熱材料。

（3）α- Al2O3晶須：密度為3.9g/cm3，強(qiáng)度在已知的晶須材料中是最大的，可達(dá)13800~27600 Mpa，模量（6.9~2.4）×103Mpa；而納米氧化鋁纖維（直徑3μm）的密度是3.2g/cm3，強(qiáng)度2600Mpa，模量2.5×103Mpa。由此可見，Al2O3晶須具有比纖維更高的強(qiáng)度及模量，且晶須增強(qiáng)復(fù)合材料的制造工藝比較簡單。所以，發(fā)展晶須增強(qiáng)復(fù)合材料也屬方向之一。

（4）等離子噴涂納米氧化鋁陶瓷瓷體：采用東風(fēng)3號納米氧化鋁，經(jīng)萬度以上的等離子焰流，將納米氧化鋁噴涂于火箭筒表面作為耐沖刷的耐熱材料，在我國已有近20年的歷史，等離子法噴涂而形成的納米氧化鋁耐熱層已在機(jī)車活塞、復(fù)雜工件的熱防護(hù)等方面取得了成功的應(yīng)用。

（5）納米氧化鋁空心球：納米氧化鋁空心球不僅保留了耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，而且還有體積密度小，導(dǎo)熱系數(shù)低，在高溫下體積不收縮、抗火焰沖刷的特點(diǎn)。若與同類致密制品比較，體積密度可降低50~60%，導(dǎo)熱系統(tǒng)和蓄熱量可降低一半，使用溫度為1600~1800℃，是用作高溫窯爐的理想結(jié)構(gòu)材料。節(jié)能效果在20%以上，空心球制品能使窯爐升溫容易、降溫快、一般可縮短生產(chǎn)周期三分之一左右。在空心球的制作技術(shù)上，如何提高質(zhì)量及有效球徑的成品率尚有潛力。

5、納米氧化鋁（VK-L05C）陶瓷刀具

納米氧化鋁的硬度（Hr）為2700~3000，楊氏模量（kg/mm2）35000~41000。導(dǎo)熱系數(shù)0.75~1.35×103J/m·h·℃，熱膨脹系數(shù)8.5×10-6/℃（室溫~1000℃）。人們在利用這些特性的同時，又開發(fā)了Al2O3~TiO2，Al2O3-ZrO2系陶瓷，以改善納米氧化鋁陶瓷刀具的韌性和耐熱沖擊性，適應(yīng)高速切削的需要。

Al2O3的粒度組成在燒結(jié)過程中納米氧化鋁晶粒度的控制是決定刀具質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，若采用高溫等靜壓燒結(jié)（HIP），可使晶粒度為0.3~0.5微米。納米氧化鋁刀具的抗折強(qiáng)度可提高到900~1000MPa。

6、納米氧化鋁（VK-L05C）精細(xì)陶瓷在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用

隨著石油精制、石油化學(xué)的發(fā)展，金屬氧化物大量用作固體催化劑，特別是70年代后，納米氧化鋁陶瓷在化工中的作用顯得特別突出，例如，重油氫化裂解、處理汽車的排氣、從排煙中除去NOx、接觸燃燒催化劑等等。目前我國鋁行業(yè)及一些陶瓷廠家已開發(fā)一系列新產(chǎn)品，這里只簡要地介紹催化劑載休及多孔納米氧化鋁陶瓷。

（1）催化劑載體：主要是利用納米氧化鋁（VK-L05C）良好的孔徑分布、較高的孔容、大的表面積（60~400m2/g）、多種晶型的特異功能。納米氧化鋁已作為鉑、鈀、鈷、錳、鐵、鎳、釩等化合物的載體，構(gòu)成氧化一還原、酸堿催化作用。常用的材料結(jié)構(gòu)有粒狀載體（園柱狀、球狀、三葉形）、整體結(jié)構(gòu)（蜂窩狀陶瓷、多孔陶瓷、泡沫陶瓷、陶瓷纖維）。目前正研究將納米氧化鋁用作高溫反應(yīng)的催化劑載體，制取單一晶型具有擇優(yōu)催化作用的新型材料，η-Al2O3的應(yīng)用正在開發(fā)。

（2）納米氧化鋁（VK-L05C）多孔體陶瓷：用于電解隔膜、細(xì)菌過濾、分離、分散、吸收機(jī)能的過濾器件。納米氧化鋁陶瓷的孔徑在15~200μm。使用納米氧化鋁陶瓷過濾器能形成穩(wěn)定的過濾膜且厚度均一。特別是食品行業(yè)，要進(jìn)行熱態(tài)殺菌作業(yè)，用納米氧化鋁的陶瓷器件是最合適的。蜂窩狀納米氧化鋁多孔體陶瓷，是當(dāng)前應(yīng)用的方向，用于多種排氣的凈化、觸媒載體、菌體固定化、人體血液排毒凈化等。

7、納米氧化鋁（VK-L05C）陶瓷機(jī)械零件

納米氧化鋁陶瓷機(jī)械零件在化學(xué)工業(yè)上應(yīng)用較早，多年來有很大發(fā)展，特別是耐酸泵、閥門等部件，常應(yīng)用在鹽酸、硫酸、硝酸工業(yè)中。最近，日本高浪西公司研究成功的抗高溫納米氧化鋁螺栓、螺帽，能抗1900℃高溫，螺栓的直徑為10~30mm（最大可達(dá)50mm）螺栓長可達(dá)1m。值得注意的是，改性后的納米氧化鋁陶瓷有可能在燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)動機(jī)中得到應(yīng)用；用等離子噴涂納米氧化鋁于多種機(jī)件表面，正在得到應(yīng)用。它可以提高熱機(jī)工作溫度、節(jié)約戰(zhàn)略物資，避免環(huán)境污染。