Починаючи з алюмінію та керуючись обробкою матеріалів та електрохімією як подвійними двигунами, надтонкий оксид алюмінію високої чистоти рухається від лабораторії до промислового авангарду, демонструючи свою незаперечну цінність як «наріжного каменю» у двох стратегічних сферах: передові напівпровідники та ширша індустрія охорони здоров’я.
У секторі напівпровідників, оскільки вузли процесу просуваються до 5 нм, 3 нм і навіть більш тонкої геометрії, виробництво чіпів накладає все більш суворі вимоги до чистоти, розміру частинок, кристалографічної фази та термічної стабільності матеріалів-підтримок. Завдяки своїй надзвичайно високій хімічній інертності, чудовій електричній ізоляції, хорошому тепловому розширенню, а також стійкості до зношування та корозії надтонкий оксид алюмінію високої чистоти став критичним компонентом підкладок для інтегральних схем, ключових керамічних частин обладнання для травлення, ротаційних мішеней високої щільності для фізичного осадження з парової фази (PVD), сапфірових підкладок і високоефективних наповнювачі упаковки. Зокрема, у середовищах плазмового травлення та хімічно-механічної планарізації (CMP) компоненти на основі оксиду алюмінію піддаються безпосередньому впливу сильно корозійних газів і високошвидкісного бомбардування частинками. Рівень домішок-особливо шкідливих елементів, таких як Na, K, Fe та Cu-потрібно контролювати до рівня ppm або навіть ppb, тоді як розміри частинок мають бути точно розподілені від нанометрів до субмікрометрів. Ці параметри безпосередньо визначають термін служби обладнання, продуктивність і стабільність процесу. Наразі високоякісні продукти в цій галузі все ще сильно залежать від кількох постачальників з Японії та Німеччини; внутрішній рівень заміщення залишається низьким, що робить це критичним вузьким місцем, яке обмежує самозабезпеченість ланцюжка напівпровідникової промисловості Китаю.
У той же час у сфері охорони здоров’я високочистий ультрадисперсний оксид алюмінію поступово виходить за межі традиційного сприйняття інертної кераміки завдяки великій кількості поверхнево-активних центрів, хорошій цитосумісності, чутливості до рН і нетоксичним продуктам розпаду. Як транспортний засіб для доставки ліків, він забезпечує ефективне завантаження та контрольоване вивільнення білків, нуклеїнових кислот і низькомолекулярних хіміотерапевтичних агентів. У високоміцній ортопедичній та стоматологічній кераміці введення нанооксиду алюмінію значно покращує в’язкість до руйнування та зносостійкість. У біодатчику поверхнево-функціоналізовані нанопористі мембрани з оксиду алюмінію забезпечують високочутливі електрохімічні реакції на глюкозу, біомаркери ДНК і навіть циркулюючі пухлинні клітини. Однак процеси підготовки надтонкої сировини з глинозему, необхідної для цих передових застосувань, довгий час були монополізовані іноземними компаніями через патентні бар’єри та технологічні блокади. Вітчизняні підприємства стикаються зі звичайними проблемами, такими як широкий розподіл частинок за розміром, погана консистенція від партії до партії та обмежені методи модифікації поверхні, які серйозно перешкоджають переходу «домашньої заміни» від рівня матеріалу до рівня пристрою.
У відповідь на цю надзвичайну ситуацію ми беремо сировину на основі алюмінію як нашу відправну точку та систематично інтегруємо технології обробки прецизійного порошку з методами електрохімічного контролю, проводячи поглиблені дослідження по всьому ланцюжку «підготовка–характеристика–застосування» високочистого наддисперсного оксиду алюмінію. Що стосується контролю чистоти, ми розробили комбіновані процеси, які поєднують хімічне очищення з багатоступеневим фізичним розділенням для ефективного видалення слідів домішок із джерела алюмінію, і створили систему аналізу слідів повного процесу від сировини до кінцевої продукції. Для контролю морфології, регулюючи склад електроліту, густину струму, параметри гідротермальної реакції та умови фазового перетворення, ми досягли систематичного підбору розміру частинок, питомої поверхні, розподілу розмірів пор і відкритих кристалічних граней, що дало серію продуктів зі сферичною, лускоподібною, волокнистою та порожнистою ієрархічною структурою. Що стосується функціонального застосування, підготовлені порошки оксиду алюмінію використовувалися для щільного спікання кілець травлення напівпровідників, оптимізації мікроструктури мішеней PVD і з’єднання біолігандів на поверхнях носія ліків. Попередні результати демонструють помітні переваги в стійкості до плазмової ерозії, рівномірності нанесення тонкої плівки та кінетики вивільнення ліків. Накопичений роками досвід привів нас до висновку, що лише відкривши синергетичний ланцюжок «переробка сировини – порошкова інженерія – перевірка пристроїв» і поєднавши електрохімічну характеристику на місці з обчислювальним моделюванням, ми зможемо фундаментально подолати іноземні технологічні бар’єри. Лише тоді ми зможемо надати надійні рішення з високочистого оксиду алюмінію для самозабезпечення напівпровідникового обладнання та біомедичних матеріалів і допомогти стратегічним галузям Китаю, що розвиваються, зробити критичний крок «від наявності продукту до кращого».