Med udgangspunkt i aluminium og drevet af materialebearbejdning og elektrokemi som dobbeltmotorer bevæger ultrafint aluminiumoxid med høj renhed sig fra laboratoriet til den industrielle front, og demonstrerer sin indiskutable værdi som en "materialehjørnesten" på to strategiske arenaer: avancerede halvledere og den bredere sundhedsindustri.
I halvledersektoren, efterhånden som procesknudepunkter udvikler sig mod 5 nm, 3 nm og endnu finere geometrier, stiller chipfremstilling stadig strengere krav til renhed, partikelstørrelse, krystallografiske fase og termisk stabilitet af bærende materialer. På grund af dets ekstremt høje kemiske inertitet, fremragende elektriske isolering, gode termiske ekspansionstilpasning og modstandsdygtighed over for slid og korrosion, er ultrafint aluminiumoxid med høj renhed blevet en kritisk komponent i integrerede kredsløbssubstrater, vigtige keramiske dele til ætsningsudstyr, roterende sputteringsmål med høj densitet til fysisk dampaflejring (PVD), fyldmaterialer, fyldmaterialer, fyldmaterialer. Især i miljøer med plasmaætsning og kemisk mekanisk planarisering (CMP) er aluminiumoxidbaserede komponenter direkte udsat for stærkt ætsende gasser og højhastighedspartikelbombardement. Urenhedsniveauer-især af skadelige elementer som Na, K, Fe og Cu-skal kontrolleres til ppm- eller endda ppb-niveauet, mens partikelstørrelser skal fordeles præcist fra nanometer til submikrometer. Disse parametre bestemmer direkte udstyrets levetid, udbytte og processtabilitet. På nuværende tidspunkt er avancerede produkter på dette område stadig stærkt afhængige af nogle få leverandører fra Japan og Tyskland; den indenlandske substitutionsrate er fortsat lav, hvilket gør dette til en kritisk flaskehals, der begrænser Kinas halvlederindustrikædes selvstændighed.
Samtidig overskrider ultrafint aluminiumoxid med høj renhed i sundhedsindustrien gradvist den traditionelle opfattelse af inert keramik, takket være dets rigelige overfladeaktive steder, gode cytokompatibilitet, pH-respons og ikke-toksiske nedbrydningsprodukter. Som lægemiddelleveringsvehikel muliggør den effektiv påfyldning og kontrolleret frigivelse af proteiner, nukleinsyrer og kemoterapeutiske midler med små molekyler. I ortopædisk og dental keramik med høj styrke forbedrer introduktionen af nano-aluminiumoxid markant brudsejhed og slidstyrke. I biosensing giver overfladefunktionaliserede nanoporøse aluminiumoxidmembraner meget følsomme elektrokemiske reaktioner på glukose, DNA-biomarkører og endda cirkulerende tumorceller. Forberedelsesprocessen for de ultrafine aluminiumoxidråmaterialer, der kræves af disse avancerede applikationer, har dog længe været monopoliseret af udenlandske virksomheder gennem patentbarrierer og teknologiske blokader. Indenlandske virksomheder kæmper med fælles udfordringer såsom brede partikelstørrelsesfordelinger, dårlig batch-til-batch-konsistens og begrænsede overflademodifikationsteknikker, som i alvorlig grad hæmmer overgangen "hjemlig substitution" fra materialeniveau til enhedsniveau.
Som reaktion på denne presserende situation tager vi udgangspunkt i aluminiumbaserede råmaterialer og integrerer systematisk præcisionspulverbearbejdningsteknologier med elektrokemiske kontrolmetoder, hvor vi udfører en dybdegående udforskning på tværs af hele kæden af "forberedelse-karakterisering-anvendelse" af ultrafint aluminiumoxid med høj renhed. Med hensyn til renhedskontrol har vi udviklet kombinerede processer, der kobler kemisk rensning med fysisk adskillelse i flere trin for effektivt at fjerne sporurenheder fra aluminiumskilden, og vi har etableret et fuld-proces sporanalysesystem fra råmaterialer til slutprodukter. Til morfologikontrol, ved at justere elektrolytsammensætning, strømtæthed, hydrotermiske reaktionsparametre og fasetransformationsbetingelser, har vi opnået systematisk skræddersyet til partikelstørrelse, specifikt overfladeareal, porestørrelsesfordeling og blottede krystalfacetter, hvilket giver en række produkter med sfæriske, flageformede, hierarkiske strukturer. På den funktionelle applikationsside er de fremstillede aluminiumoxidpulvere blevet brugt til tæt sintring af halvlederætseringe, mikrostrukturoptimering af PVD-mål og bioligandkobling på lægemiddelbæreroverflader. Foreløbige resultater viser markante fordele i plasma-erosionsbestandighed, ensartethed af tyndfilmsaflejring og lægemiddelfrigivelseskinetik. Vores mange års akkumulerede erfaring har ført os til at erkende, at kun ved at åbne op for den synergistiske kæde af "råmaterialeraffinering - pulverteknik - enhedsverifikation", og ved at kombinere elektrokemisk in-situ karakterisering med beregningssimulering, kan vi fundamentalt bryde igennem udenlandske teknologiske barrierer. Kun da kan vi levere pålidelige aluminiumoxidløsninger med høj renhed til selvhjulpenhed af halvlederudstyr og biomedicinske materialer og hjælpe Kinas strategiske nye industrier med at tage det kritiske skridt "fra at have et produkt til at have et overlegent et."