新しいエネルギーソリューションへの希望を燃やし 自動車産業を向上させ 半導体の進歩を加速させる 小さな素材を想像してくださいコンピュータの性能をさらに高めますこれはSFではなく 高純度アルミニウムで実現された現実です
アルミナ (Al2O3) は,見かけは普通の材料ですが, 卓越した物理的および化学的特性により,多くの産業で重要な役割を果たしています.耐磨性耐腐食性があり,耐火材料,スイッチ,集積回路基板などの製造に最適です.しかし,アルミナが99%以上の純度に達すると,99% 均質な細粒子が含まれる高圧ナトリウムランプチューブ,サファイア時計の表面,高強度陶器工具,マグネットテープ磨料.
近年では,ディスプレイ材料,エネルギー,自動車,半導体,高純度アルミニウムへの需要が爆発的に増加しましたこの市場需要を満たすために,スミトモ・ケミカルは独自のアルミニウムアルコキシド水解プロセスを通して高純度アルミニウムの大規模生産を達成しました.1981年に年産250トンの生産能力を持つ最初の工場を設立した生産を継続的に拡大し,2004年までに年間1,500トンに達しました.また,様々なアプリケーション要件に合わせた高品質のアルミナ粉末を開発しました.
高純度アルミニウムを製造するためのいくつかの産業用方法があるが,例えば,アモニウムアルミの熱分解,アモニウム炭酸アルミの熱分解 (AACH) など.アルミの水中の火花放出アルミニウムアルコキシド水解法はそのユニークな利点で顕著です.この過程では,アルミニウム金属とアルコールから高純度アルミニウムアルコキシードを合成する.液化アルミナを形成するために水解し,最終的に高純度アルミナを得るために火熱します.
Al + 3ROH → Al(OR) 3 + 3/2H2 (1)
2Al ((OR) 3 + 4H2O → Al2O3·H2O + 6ROH (2)
Al2O3·H2O → Al2O3 + H2O (3)
この方法の鍵は,アルミニウムアルコキシドの蒸留浄化と乾燥中に硬い濃縮物が形成されないように水解条件の厳格な管理にあります.アルミニウムアルコキシードが急速に水解するので簡単に散らばない聚合物を形成する微細な水分化されたアルミナ粒子を生成する傾向があります.
水分化アルミニウム (ボヘミットなど) が火化されると,高温安定型α-Al2O3に変換される前に, γ, δ,および θ-Al2O3を含む中間段階を経験する.この中間相アルミナ粒子は,通常,超細いものです中間相アルミナからα-Al2O3への移行には,200°Cで酸素包装構造を再配置する (立方型密封包装/六角型密封包装)原子核の形成は,この変換の速度を決定するステップであり,原子核密度は比較的低い.原子核が形成されると,原子核は,原子核の速度を決定するステップになります.周囲の中間相アルミニウムから質量移転により穀物の急速な成長が起こります微小のダンドリティックな α-Al2O3粒子を生成する.
細かく,均質な大きさのα-Al2O3粒子を得るには,火焼中に均質な温度分布を維持し,不均質な核化を引き起こす要因を排除することが不可欠です.最低可能な温度で相変換を完了します研究によると,α相変換温度は,種子結晶の添加,火焼大気中の水蒸気部分圧力,元素不純物によって著しく影響されている..α-Al2O3の種子結晶を加えると 核化と成長のための低エネルギーサイトが作れます大気中の水分含有量は表面拡散を増加させ,中間相アルミニウムで穀物の成長を加速させる.これらの要因は,α相変換の活性化エネルギーを減少させ,必要な変換温度を下げます.
精密に制御された水解,乾燥により得られた α-Al2O3粒子熱化過程は通常,濃縮され,狭い粒子の大きさの分布を達成するために,濃縮を解除する必要があります.. 球磨,振動磨,ジェット磨,湿媒磨を含む様々な方法がデアグロメレーションに使用できます.アルミナセラミックアプリケーションでは,アグロメラートは緑体内の局所的な不均質性を引き起こし,シンテレート製品に残留毛穴を残す可能性があります特に高圧ナトリウムランプ用の透明アルミニウムセラミクスの場合,残留孔は光伝達性を低下させる.磁気テープの適用では,アグロメラットは表面の滑らかさを低下させ,動作中に磁気ヘッドを損傷させる.高純度アルミニウム粉末のアグロメラットを最小化するための精製プロセスによって,サミトモ・ケミカルは様々な用途に適した粉末を開発しました.
高機能のサブマイクロンやナノ粒子に対する需要が増えるにつれて,効率的なジェットフレッシングと湿媒介フレッシング技術が進歩しました.粉末の脱凝縮は慎重に処理する必要があります. 反応凝縮と汚染を防ぐために,より小さな原粒子はより注意が必要です.精密な生産条件の制御によって,スミトモ化学は様々な特殊用途のための高純度アルミニウム粉末を作成しました.
高純度アルミナは,技術進歩とともに拡大し続けている幅広いアプリケーションを見つけます. 下では,サファイア単結晶,プラズマディスプレイパネル (PDPs),自動車用排気センサー半導体の製造.
何十年も前から,原材料として γ-Al2O3 を使って炎融合法で製造されたサファイア単結晶は,優れた特性により宝石や時計表面のために価値づけられてきました.,炎溶けサファイアには不透明性があり,その用途が限られている.エッジ定義フィルムフィード成長 (EFG) 方法は,工業的な拡張性を持つ高結晶性サファイアを生産するために出現しました現在,EFGで栽培されたサファイアは,高明度のLEDや液晶プロジェクターの偏振器の支柱として広く使用されています.特に高明度のLEDでは広告照明,ディスプレイ,自動車ヘッドライト,家庭照明,特に携帯電話のバックライト,現在の主要用途で,白色LEDが広く採用される見込みです.
LEDデバイスは,基板上でGaN (III-V化合物) の結晶を培養することで製造される.ザファイアは,GaNと格子に密接なマッチと結晶成長温度での例外的な熱安定性により理想的な基板として機能します水は,2000°C以上の高温の溶融中にモリブデン・ティグブルを酸化することができるため,サファイア出資材料は高純度だけでなく,水吸収を最小限にする必要があります.プロセスに α-Al2O3 を継続的に供給する時装置の詰まりを防ぐために,粒子が融合しないようにする必要があります.球状高純度アルミニウムAKQ-10 ~ 2mm粒子の大きさは,これらの要件を満たし,サファイア出発材料として広く使用されています最近のCzochralski単結晶増殖技術の改善により,原材料のより高い梱包密度に対する要求が増加し,産業生産性が向上しました.これらのニーズに対応するサフィア原材料のために新型高密度α-Al2O3を開発し,粒子の密度とサイズ分布を最適化することで2.0g/cm3の包装密度を達成しました.
プラズマディスプレイパネル (PDP) は,より薄くて軽いデバイスを可能にする大きな薄いフラットパネルディスプレイとして注目を集めている.PDPは,真空紫外線 (VUV) 光で 147 nm (Xe エキシマー放射から) と 172 nm (Xe共鳴線) でファスファーを興奮させることで動作する同様に,LCDバックライトに使用される冷カソード型?? 光ランプでは,赤,緑,青の光素は,水銀原子からの254nm紫外線によって刺激されます.これらの光素のうち,商業用ブルー・フォスファール BaMgAl10O17:Eu2+ (BAM) は最も安定していないことが知られている.パネルの製造中に加熱され,PDP操作中にVUVにさらされると,BAMの発光強度が低下し,色素の変化を引き起こす可能性があります.照明 を 増やし,劣化 耐性 を 向上 さ せる 研究 が 継続 さ れ て い ます.
BAMのようなアルミナ酸リンパは,通常,高純度アルミナとBa,Mg,Eu化合物,およびフッ素流を混ぜて,その後固体反応方法でカルシン化して製造される.しかし,プロセスは複雑です例えば,伝統的なフッ化物フルックス・フォスファーは広範囲に分布した広角血小板を形成する.合成された球状アルミナート・フォスファーは,不流動アルミナ原粉末の大きさと形に一致するこれらの球状のリンゴは, 5%の明るさと熱安定性を向上させながら,従来の製品に色合いを合わせます.アルミナート・フォスファーは 次世代のディスプレイの鍵となる材料になります高純度アルミニウムがリン素の特性制御に重要な役割を果たします.そしてSumitomo Chemicalはこれらの用途のために パーソナライズされたアルミナ粉末を開発し続けています.
エンジンの燃焼制御に使用される空気/燃料比 (A/F) センサーの市場は急速に拡大しています.A/Fセンサーは,燃料注入を正確に調節するために,排気ガス中の酸素と残留不燃ガス濃度を検出します.提案されているA/Fセンサー設計は,部分的に安定したジルコニア (酸素イオン導体) とアルミナ基板 (電気隔熱と高熱伝導性) を組み合わせています.これらのコンポーネントを統一するために材料間の収縮速度と熱膨張係数が一致する.動作中にインターフェイスの裂け目を防ぐために,熱膨張差を最小限に抑えることが重要ですさらに,ジルコニアとアルミナの両方の基板には高密度と細粒度が必要である.アルミナの低温シンタリング特性を改善することで,これらの要求を満たすのに役立ちます.小小の原粒子では,シンテリングの初期温度を下げる.また,緑の密度も低下し,濃縮密度を低下させる硬い集積物を形成する可能性があります.サミトモ・ケミカルは,低温シンテリングに最適化された様々なシンテラブル α-Al2O3粉末を開発しました.
半導体およびLCD製造機器では,高性能なプラズマ腐食耐性のために,α-Al2O3成分が広く使用されています.Sumitomo Chemicalの微粒子のSumicorundum®を使用する際に高強度な物質をアルミ,ニッケル,クロム,亜鉛,ジルコニウムおよびそれらの合金にプラズマ噴霧アルミニウムコーティングの需要も増加しています.半導体ツールコーティングには:
単結晶と大粒子 α-Al2O3 Sumicorundum® はこれらの要件を満たしており,需要は増加すると予想されています.
ナノスケール α-Al2O3は,磨料,陶器,精密分離膜における新しい応用を切り開く準備ができている新しい材料を表しています.
超細いα-Al2O3はアルミナ酸の硬さを精密磨きと磨きのために利用する.サミトモ・ケミカルのHITシリーズは,磁気テープ添加物や金属/プラスチック磨材のための縁状の粒子を備えていますテープがより薄い磁性層 (<100 nm) とより細い磁性ナノ粒子へと進化するにつれて,α-Al2O3ナノ粒子を組み込むことは,耐磨性および頭掃除性能にとって不可欠になります.化学機械磨き (CMP) のナノスケール Abrasives の研究が継続.
ナノ粒子の集積を防止し,緑体欠陥を最小限に抑えることで,細粒子の高密度シンテリングが可能になります.99%の相対密度と微小小の粒子を,球状のナノスケール α-Al2O3を磨き,1度でシンテリングによって示した.Sumitomo Chemicalの湿処理されたナノスケールアルミナは 1,250°Cで3.95g/cm3 (99.2%密度) に達します
α-Al2O3孔隙膜は,化学/熱耐性により超濾過とガス分離に使用される. Hydrogen separation membranes integrated into steam reforming systems (CH₄ + H₂O → 3H₂ + CO) can lower reaction temperatures (800°C→500°C) while combining production and separation—key for future fuel cells膜構造は,通常,シリカ,ゼオライト,またはパラディウム水素分離層で覆われたG-Al2O3中間層の管状のα-Al2O3サポートを有する.しかし,蒸気は γ-Al2O3の穀物成長/変換を促進する試験では,ナノスケールで生成されたα-Al2O3スローリーは10~60nmの毛孔を持つ 40%の毛孔性膜を生成し,α/γ-Al2O3混合物は2~50nmの毛孔を生成することが示されている.より細かい原粒子により小孔の大きさ (16nmまで) が可能になります精密フィルタリングへのガス分離を超えた応用が広がっています.
高純度アルミニウムが 制御された粒子の大きさ,形状,分布を 持つのは ディスプレイ,エネルギー,自動車,半導体,コンピューティングのイノベーションを 推進する 変容的な材料です.材料生産者は,需要が増加するにつれて,アルミナ粉末の性能を継続的に向上させなければなりません.特に,ナノスケール粒子分散技術は,将来の突破のために不可欠です.前進するアルミニウム鉱山の潜在能力をさらに拡大する.
