2025年中國氮化鋁市場需求量約5600噸，國內(nèi)粉體產(chǎn)業(yè)正向高質(zhì)量推進(jìn)

氮化鋁因高導(dǎo)熱和絕緣性得到廣泛應(yīng)用，其市場需求處于高速成長期。根據(jù)旭光電子公告的數(shù)據(jù)，中國氮化鋁粉體需求量將保持15%左右的增速，到2025年國內(nèi)市場需求量約5600噸。然而，國內(nèi)氮化鋁產(chǎn)量無法滿足市場需求，粉料大量依賴進(jìn)口。這主要是由于國內(nèi)氮化鋁企業(yè)起步較晚，生產(chǎn)技術(shù)與國際市場中的先進(jìn)水平之間仍有一定差距。因此，提高國內(nèi)氮化鋁的生產(chǎn)技術(shù)水平和產(chǎn)量，減少對進(jìn)口的依賴，成為當(dāng)前亟待解決的問題。

氮化鋁粉體的制備有多種方法，以下是其中的3種主要方法：

1.1直接氮化法

鋁粉直接氮化法是一種在1150～1300℃的溫度范圍內(nèi)，將鋁粉直接與N₂或NH₃進(jìn)行化合反應(yīng)，從而生成氮化鋁（AlN）粉體的技術(shù)。這種方法以其工藝簡單、無需后期除碳處理以及成本相對較低的優(yōu)點(diǎn)，成為最早且已被工業(yè)化應(yīng)用的制備氮化鋁粉體的技術(shù)之一。

2Al+N₂→2AlN

然而，該工藝面臨的主要挑戰(zhàn)在于鋁粉在氮化反應(yīng)開始前容易大量熔化并結(jié)塊，導(dǎo)致N2難以有效擴(kuò)散，進(jìn)而使得鋁粉難以完全氮化。此外，所得到的氮化鋁產(chǎn)品往往需要進(jìn)行后期的球磨破碎處理，這可能導(dǎo)致顆粒尺寸不均勻、球形度較差，并可能引入雜質(zhì)。為了克服這些問題，研究者們常采用添加催化劑如氟化鈣等方法，以降低反應(yīng)活化能、提高反應(yīng)速率，并優(yōu)化產(chǎn)品純度與形貌。

1.2碳熱還原法

碳熱還原法是通過將Al₂O₃粉體與碳源均勻混合，并在1600～1800℃的高溫流動N₂中進(jìn)行還原－氮化反應(yīng)，從而制備氮化鋁粉體的技術(shù)。該方法以原料來源豐富、工藝過程相對簡單以及所制備的粉體純度高、粒徑小、分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

Al₂O₃+3C+N₂→2AlN+3CO

然而，碳熱還原法也存在一些挑戰(zhàn)，如對Al₂O₃和碳源的性能要求較高，原料混合的均勻性難以保證，以及反應(yīng)溫度高、時間長等問題。此外，后期還需進(jìn)行二次除碳處理，以去除可能對產(chǎn)品性能產(chǎn)生不利影響的殘余碳。為了優(yōu)化這一工藝，研究者們正在探索新型碳源和反應(yīng)條件，以提高反應(yīng)效率和產(chǎn)品純度。

1.3自蔓延高溫合成法

自蔓延高溫合成法是一種利用鋁粉氮化反應(yīng)時釋放的熱量來維持反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，從而制備高純度氮化鋁粉體的方法。該方法對鋁粉的要求較低，所需設(shè)備簡單，操作簡便。在高壓N₂中引燃鋁粉后，利用Al與N₂之間的高化學(xué)反應(yīng)熱來維持反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，直至鋁粉完全轉(zhuǎn)化為氮化鋁。

然而，自蔓延高溫合成法的反應(yīng)速率過快，過程難以精確控制，這導(dǎo)致所得到的氮化鋁粉體形貌不規(guī)則，單晶顆粒內(nèi)部可能形成高濃度缺陷和非平衡結(jié)構(gòu)，從而降低粉體純度。此外，顆粒還可能出現(xiàn)大面積團(tuán)聚現(xiàn)象，影響最終產(chǎn)品的性能。為了改進(jìn)這一工藝，研究者們正在探索通過優(yōu)化反應(yīng)條件和添加適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑來控制反應(yīng)過程，以提高粉體的純度和形貌質(zhì)量。

綜上所述，雖然直接氮化法、碳熱還原法和自蔓延高溫合成法都是制備氮化鋁粉體的有效方法，但每種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)和適用場景。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體需求和條件選擇最適合的制備方法。

我國氮化鋁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相對滯后，主要受制于氮化鋁粉體制作工藝的復(fù)雜性、高能耗、長周期以及生產(chǎn)成本偏高等因素。長期以來，國內(nèi)企業(yè)在粉體制備技術(shù)上與國外先進(jìn)水平存在明顯差距。然而，隨著國內(nèi)科研力量的不斷投入與深入探索，氮化鋁制備技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，國內(nèi)外技術(shù)差距正在逐步縮小。另外，氮化鋁粉體的應(yīng)用目前仍面臨一大挑戰(zhàn)，即其水解問題。針對這一難題，金戈新材憑借獨(dú)特的改性技術(shù)和生產(chǎn)工藝調(diào)整，成功推出了耐水解氮化鋁（點(diǎn)擊可跳轉(zhuǎn)至產(chǎn)品頁面）產(chǎn)品。該產(chǎn)品不僅具備高導(dǎo)熱性能，還顯著提升了抗水解能力和易分散性，使其在導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱墊片等應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出色，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到8~12[W/（m·K）]，贏得了市場的廣泛認(rèn)可。

展望未來，隨著科研力量的持續(xù)投入和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國氮化鋁產(chǎn)業(yè)有望迎來更加廣闊的發(fā)展前景，為國家的科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。