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國內(nèi)氧化鋁過剩產(chǎn)能達(dá)1002萬噸！
據(jù)SMM，截止到目前氧化鋁總建成產(chǎn)能達(dá)9695萬噸，而電解鋁建成產(chǎn)能4516.1萬噸。按照一噸電解鋁消耗1.925噸的氧化鋁來計算，國內(nèi)的氧化鋁過剩產(chǎn)能達(dá)到了1002萬噸。
從現(xiàn)有的用途，大體可以把氧化鋁分為兩大類：一類是用作電解鋁，占氧化鋁產(chǎn)量的大多數(shù)；另一類為非冶金氧化鋁，也叫精細(xì)氧化鋁。根據(jù)國際鋁業(yè)協(xié)會（IAI）統(tǒng)計，2021年我國精細(xì)氧化鋁產(chǎn)量為375.5萬噸，即便考慮到精細(xì)氧化鋁生產(chǎn)消耗量，我國的氧化鋁產(chǎn)能仍嚴(yán)重過剩。
高端高純氧化鋁仍依賴進(jìn)口
由于高純氧化鋁的應(yīng)用領(lǐng)域廣，產(chǎn)品系列化和延伸空間大，與其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度高，使得其現(xiàn)實(shí)市場十分可觀，而且隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大、產(chǎn)品不斷派生衍化和發(fā)展，高純氧化鋁市場前景極為看好。
近年來，我國在高純氧化鋁的微量雜質(zhì)控制方面都取得了突破性的進(jìn)展，出現(xiàn)了一批能夠生產(chǎn)4N級高純氧化鋁的企業(yè)，但整體來說，我國的高純氧化鋁產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初級階段，產(chǎn)量和質(zhì)量仍處于一般水平，無法滿足國內(nèi)迅速增長的需求，高端高純氧化鋁（4N5以上和納米級）基本由國外企業(yè)壟斷，尤其是日本住友化學(xué)公司目前占據(jù)著市場核心位置。
高純氧化鋁已成為21世紀(jì)新型尖端材料之一
高純氧化鋁是精細(xì)氧化鋁中的高端品類，所謂高純氧化鋁是指最低純度為99.99%的氧化鋁，具備常規(guī)材料所不具備的光、電、熱、磁以及機(jī)械特性，應(yīng)用極為廣泛。
1、鋰電池隔膜
隨著鋰離子充電電池容量的不斷提高，其內(nèi)部蓄積能量越來越大，內(nèi)部溫度會提高，若溫度過高會使隔膜被融化而造成短路。由于高純納米氧化鋁具有絕緣、隔熱、耐高溫等特性，因此可將其用于鋰電池的涂層，在鋰電池隔膜上涂一層納米氧化鋁涂層，可避免電極之間短路，提高鋰電池使用安全性。此外，應(yīng)用高純納米氧化鋁對鈷酸鋰、錳酸鋰、鈦酸鋰和磷酸鐵鋰等材料進(jìn)行表面包覆還可大幅減小界面阻抗，額外提供電子傳輸隧道，有效阻止電解液對電極的侵蝕，此外還能容納粒子在Li＋脫嵌過程中的體積變化，防止電極結(jié)構(gòu)的損壞。
2016-2025年中國無機(jī)涂覆膜用量如下：數(shù)據(jù)來源：GGII
近年來，隨著不斷增長的新能源汽車生產(chǎn)和銷售，隔膜將進(jìn)一步擴(kuò)大市場發(fā)展，根據(jù)GGII預(yù)測，2025年預(yù)計無機(jī)涂覆膜用量為39.0億平方米，2021-2025年復(fù)合增長率將高達(dá)25.54%。
2、精細(xì)陶瓷領(lǐng)域
因高純超細(xì)氧化鋁具有精細(xì)的結(jié)構(gòu)、均勻的組織、特定的晶界結(jié)構(gòu)、高溫穩(wěn)定性和良好的加工性能、絕緣耐熱及可與多種材料復(fù)合等特性，以其為原料制成的精細(xì)陶瓷應(yīng)用廣泛。利用其耐磨及尺寸穩(wěn)定性，可制成陶瓷刀具、球磨體、粉碎機(jī)等粉碎裝置內(nèi)的易損件及成型機(jī)械、工具、量具、軸瓦等；利用其耐磨、表面光滑度及耐腐蝕性，可制成機(jī)械密封、滑輪及化學(xué)工業(yè)中閥門、流量計、噴射頭等；利用其穩(wěn)定性可制造精密過濾膜、峰窩狀陶瓷器件等；利用其絕緣性可制造陶瓷多層板、電火花塞等。
3、集成電路領(lǐng)域
在集成電路領(lǐng)域，除了用于陶瓷基板，高純氧化鋁的高端應(yīng)用還有集成電路設(shè)備用精密部件，此類陶瓷相較于一般的精細(xì)陶瓷而言性能方面要求更為嚴(yán)苛。
2022年全球前端晶圓廠設(shè)備(不含封裝測試的前道工藝設(shè)備，一般為晶圓制造設(shè)備)支出預(yù)計將超過980億美元，高精密陶瓷部件的價值約占半導(dǎo)體設(shè)備的10％以上，其中高性能氧化鋁陶瓷被廣泛應(yīng)用其中。
高純氧化鋁拋光板，來源：日本京瓷
例如在刻蝕設(shè)備中，主要采用高純Al2O3涂層或Al2O3陶瓷作為刻蝕腔體和腔體內(nèi)部件的防護(hù)材料。除了腔體以外，等離子體設(shè)備的氣體噴嘴，氣體分配盤和固定晶圓的固定環(huán)等也需用到氧化鋁陶瓷；在晶圓拋光工藝中，氧化鋁陶瓷可被廣泛應(yīng)用于拋光板、拋光磨墊校正平臺、真空吸盤等。
4、稀土熒光粉領(lǐng)域
稀土熒光粉是常用的發(fā)光材料。稀土熒光粉由激活劑與基質(zhì)組成，前者是稀土元素，后者是氧化物或鹽。在工業(yè)中，高溫固相合成法是稀土熒光粉的主要生產(chǎn)方法，對于鋁酸鹽系的產(chǎn)品而言，需要用到高純氧化鋁。
5、催化劑載體領(lǐng)域
高純氧化鋁可用作催化劑載體，廣泛應(yīng)用于廢氣凈化方面，如化工、尾氣處理、煙氣凈化等。
6、醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域
由高純氧化鋁作為原料的陶瓷基體具有較大強(qiáng)度且摩擦系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，且在基本的生理條件下基本不會有腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生，具有較好的結(jié)構(gòu)相容性，使生物陶瓷的空隙中長入了許多連貫組織，提高陶瓷與機(jī)體的結(jié)合強(qiáng)度，因此目前在臨床上該基體被廣泛應(yīng)用，可用作人工骨骼、關(guān)節(jié)、牙根種植體等。
7、藍(lán)寶石襯底領(lǐng)域
高純氧化鋁完好的晶型結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的透過率，在高溫下性能也很穩(wěn)定，可用于生長單晶藍(lán)寶石，藍(lán)寶石可用于制作半導(dǎo)體、薄膜襯底等。用作制備藍(lán)寶石的高純氧化鋁要求具備較高的純度，且原料中的水分含量要求非常低，在超過2000℃高溫熔化時，水的存在可導(dǎo)致鉬坩堝氧化。此外高純ɑ-Al2O3不會互相黏結(jié)造成容器堵塞。單晶藍(lán)寶石技術(shù)日益成熟，各大領(lǐng)域?qū)尉{(lán)寶石的需要也日益增加。
目前，企業(yè)及投資機(jī)構(gòu)紛紛看好高純氧化鋁行業(yè)的發(fā)展前景，國家在政策上也給予了大力支持，如工信部已將高純氧化鋁列入《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2021年版）》，并提出具體的性能要求。因此，實(shí)現(xiàn)高純氧化鋁替代進(jìn)口，滿足國內(nèi)市場需求將是發(fā)展趨勢。
《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2021年版）》對高純氧化鋁的性能要求
在此背景下，2023年3月9-10日，中國粉體網(wǎng)將在江西萍鄉(xiāng)舉辦“2022第五屆新型陶瓷技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”。屆時，我們邀請到中科院上海硅酸鹽研究所王士維研究員作題為《高純氧化鋁粉體的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀》的報告。
專家介紹：
王士維，男，1964年11月生，博士，研究員，博士生導(dǎo)師；中國科學(xué)院透明光功能無機(jī)材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。堅持“研以致用”理念，長期從事結(jié)構(gòu)陶瓷和透明陶瓷研究。主持（完成）國家自然科學(xué)基金、“863”計劃、重點(diǎn)研發(fā)計劃子課題和中科院重點(diǎn)部署項目等20余項。發(fā)表SCI論文230余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利49項，制定國家建材行標(biāo)1項和上海市企標(biāo)5項。帶領(lǐng)團(tuán)隊組織研制和生產(chǎn)的碳-石英復(fù)合材料和中紅外透明陶瓷等材料和器件已在近十種特種裝備中得到實(shí)際應(yīng)用；研發(fā)的半透明氧化鋁管和大尺寸氧化鋁載盤等六項成果已實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。
參考來源：
[1]王彧.高純氧化鋁市場現(xiàn)狀分析及發(fā)展方向
[2]陳湘根.工業(yè)鋁酸鈉溶液制備高純氧化鋁研究及工業(yè)應(yīng)用
[3]殷倩楠.鋁酸鈉溶液有機(jī)醇溶析法制備高純氧化鋁
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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