在前几天的发布的文章《大单晶氧化铝vs球形氧化铝：在导热应用上有什么区别？》中，笔者对两者的区别进行了对比。其中孙志昂老师重点提及了大单晶氧化铝成本高、球形化困难等问题限制了它作为导热填料的应用范围。

今天我们将继续探讨大单晶氧化铝的制备，看看这种明明潜力十足的导热材料，为什么会去生产它的企业却不多。

关键点有两个：

1.大单晶生长难度大

上一篇文章有提到，单晶氧化铝粉体是由氢氧化铝或者工业氧化铝添加特殊矿化剂，置于高温炉中高温煅烧相转化，冷却后球磨，达到一定粒度后经表面处理、水洗、分级烘干后得到的白色粉末结晶体。

不过，这种单晶生长其实是很难控制的，各向晶粒异常长大很常见，因此晶体越大越难做。“目前的话，大单晶氧化铝要长到10μm很容易，但它在过去也是一个槛，主要原因是成品率较低”，孙志昂教授讲道“作为发明人在90年代初期（郑州轻金属研究院特陶室）就研发出了10～15μm左右的单晶产品作为高压开关填料用和单晶硅片抛光用，在当时是独此一家。2003年在长兴公司又研发出20μm的大单晶类球形产品，主要用于无机膜过滤陶瓷的支撑体及导热材料。”

不过随着制备工艺的进步，目前国内的大单晶氧化铝品质已经有了长足的进步。比如说孙教授上面提到的长兴公司的大单晶氧化铝在零几年时已经突破20μm大关，目前可以做到30~40μm，颗粒形态可做到类球形、柱状、片状，而且形貌规整、晶体大、成品率高。

柱状和片状大晶体α-氧化铝

图片来源：长兴实业

既然如此，那为什么大单晶氧化铝生产企业还是不多见呢？孙志昂教授解释道，主要困难在成品率。像长兴，以普通的一吨工业氧化铝为原料，可以做到成品率在80%左右。其他公司虽然能生产出大晶体氧化铝，但是成品率可能50%以下，这样的经济上就不合算了。

2.球形度很难满足要求

再就是球形度，在上一篇文章中重点讲到大单晶氧化铝要做到高球形度是多么困难。目前长兴的大单晶氧化铝球形度可以做到85~88%，如果再经过颗粒整形，最终可以达到90%以上，但目前国内尚无可用的整形设备。而其他企业虽然也有能力生产大单晶氧化铝，但由于成品球形度不高，片状粉体比例大，因此在基体中的添加量就更小。

类球形氧化铝SEM图

图片来源：长兴实业

虽说如果有合适的表面活性剂的话，理论上确实是片状、球状、条状、针状等形态的导热填料复配起来效果更好。但还是上一篇提到的问题，大单晶氧化铝的级配要求很严格，需要进行大量的试验，而目前相关技术并不成熟，不好把握。

不同形状的填料配合堆积

另外，孙志昂教授还提到了一点。就是目前市面上出现了一种“新型”大单晶氧化铝。若使用电镜观察，它与大单晶氧化铝很像，也是类球形，单纯只看外观的话甚至比真正的大单晶氧化铝球形度还好。但是经过详细的物化分析，可以看出它实际是一种采用白刚玉加工修饰后生产的氧化铝晶体，并不是由γ氧化铝高温煅烧生长出来的单晶。

理论上氧化铝单晶生长一般是六方八面体，当然在工业生产过程中大多是不规则形状，要做到类球形难度更高，目前长兴公司20μm的大单晶氧化铝产品球形度能做到85%-88%。