다양한 결정질 알루미나의 응용 및 상전이
광업, 세라믹 및 재료 과학 분야에서 산화 알루미늄(화학식 Al2O3)은 보크사이트라고도 하며 강한 화학 결합을 가진 이온 화합물입니다. 높은 경도, 높은 기계적 강도, 내화학성, 내마모성 및 열전도성과 같은 우수한 특성을 가지고 있습니다. 산업에서 중요한 화학 원료입니다.
산화 알루미늄의 결정 구조를 배열하는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 산소 원자를 육각형 스택으로 배열하는 것이고 다른 하나는 산소 원자를 입방형 스택으로 배열하는 것입니다.
(1) α-Al2O3의 특성 및 응용 분야
α-Al2O3는 일반적으로 코런덤으로 알려져 있습니다. α-Al2O3는 흰색 결정이며 가장 흔하고 안정적인 유형의 알루미나 결정입니다. 삼방정계 밀집 구조에 속합니다. α-Al2O3 결정 구조에서 산소 이온은 육각형 밀집 패턴으로 배열되어 ABABAB…의 두 층으로 반복되어 여러 팔면체 모양을 형성하는 반면 알루미늄 이온은 각 팔면체 사이의 틈새를 채웁니다.
현재 α-Al2O3는 연마재, 내화재, 집적 회로 기판 및 구조적 기능성 세라믹에 널리 사용됩니다.
(2) β-Al2O3의 특성 및 응용 분야
β-Al2O3는 실제로 금속 산화물과 산화 알루미늄으로 구성된 복합 화합물인 알루미네이트입니다. Na+와 같은 금속 이온은 이 평면 층에서 빠르게 확산될 수 있으므로 β-Al2O3 결정은 전기를 전도할 수 있으며 중요한 유형의 고체 전해질입니다. 따라서 β-Al2O3는 나트륨-황 배터리에서 고체 전해질 다이어프램 재료를 준비하는 데 사용할 수 있으며 이온 전도 및 배터리의 양극과 음극을 분리하는 데 중요한 역할을 할 수도 있습니다.
(3) γ-Al2O3의 특성 및 응용 분야
γ-Al2O3는 가장 일반적으로 사용되는 전이 상태 알루미늄 산화물입니다. 자연에는 존재하지 않습니다. 구조상 산소 이온은 입방체로 근사되고 밀집되어 있는 반면 알루미늄 이온은 산소 이온에 의해 형성된 팔면체 및 사면체 공극에 불규칙하게 분포되어 스피넬 구조에 속합니다. γ-Al2O3의 제조 공정은 비교적 간단하고 형성 온도는 비교적 낮으며 일반적으로 500~700℃ 범위입니다. γ-Al2O3는 물에 녹지 않지만 일반적으로 산이나 알칼리에 용해될 수 있습니다.
다양한 결정질 알루미나의 상 변환
다양한 결정 형태 중에서 α-Al2O3만이 안정적인 결정상이고 다른 모든 상은 열역학적으로 불안정한 상태인 전이상입니다. 온도가 상승함에 따라 불안정한 전이 알루미나는 안정한 상으로 변환될 수 있으며, 이는 격자 재구성의 비가역적 변환입니다.
안정한 α-Al2O3를 얻으려면 초기 광석 선별, 분말 합성에서 소결까지 완벽한 공정 제어가 필요합니다. 국내외에서 고온 알루미나를 제조하는 것은 일반적으로 산업용 수산화 알루미늄 또는 산업용 알루미나를 원료로 사용하여 탈수 과정을 통해 전이 상을 형성한 다음 고온에서 다중 상 변환을 거쳐 최종적으로 α상 Al2O3로 변환됩니다.
α-Al2O3를 제조하는 데 가장 일반적으로 사용되는 전구체는 기브사이트(Al(OH)3)와 보헤마이트(AlOOH)입니다. 초기 열처리 공정에서 수산화 알루미늄은 준안정 구조의 형태로 전이 알루미나로 변환되고 최종적으로 열역학적으로 안정한 α-Al2O3 상으로 끝납니다.
산업에서 일반적으로 다양한 소성 방법을 사용하여 준안정상 γ-Al2O3를 α-안정상으로 변환하여 다양한 형태의 α-Al2O3를 제조합니다. 다양한 형태의 α-Al2O3는 다양한 소성 온도를 제어하고, 다양한 유형의 첨가제를 추가하고, 분쇄 방법 등을 통해 생산할 수 있습니다. 일반적으로 벌레 모양, 조각 모양, 기둥 모양, 구형, 구형 및 섬유질과 같은 다양한 형태의 α-Al2O3 결정이 포함됩니다.
세라믹 산업, 제약 산업, 전자 산업 및 기계 산업의 급속한 발전으로 알루미나에 대한 시장 수요는 여전히 개발 여지가 많으므로 알루미나에 대한 연구는 매우 중요합니다. 알루미나의 결정 구조와 특성을 이해하고 숙지하는 것은 알루미나 분말을 제조하는 데 중요한 전제 조건입니다. 알루미나의 다양한 결정 형태는 적용 분야가 다릅니다. α-Al2O3는 모든 알루미나 형태 중에서 가장 안정적입니다. 생산 시, 일반적으로 다양한 유형의 α-Al2O3 결정은 α-Al2O3 결정의 성장 환경을 제어하여 다양한 결정 미세 구조의 α-Al2O3에 대한 세라믹, 내화재 및 기타 새로운 기능성 소재의 요구를 충족함으로써 제조됩니다.