アルファアルミナは、高強度、高硬度、耐高温性、耐摩耗性など一連の優れた特性により、各種ニューセラミックス材料の製造に広く使用されている。集積回路基板、人工宝石、切削工具、人工骨などの先端アルミナセラミックスの粉末原料として使用されるだけでなく、蛍光体担体、先端耐火物、特殊研磨材としても使用されている。現代の科学技術の発展に伴い、α-アルミナの応用分野は急速に拡大しており、市場の需要も増加しており、その将来性は非常に広い。
α-アルミナの機能性セラミックスへの応用
機能性セラミックスとは、電気的、磁気的、音響的、光学的、熱的、その他の特性、またはそれらの結合効果を利用して、特定の使用機能を実現する先端セラミックスを指す。絶縁性、誘電性、圧電性、焦電性、半導体性などを持つ。また、絶縁性、誘電性、圧電性、焦電性、半導体性、イオン伝導性、超伝導性、その他多くの電気的特性を有しており、幅広い機能と用途を有している。現在、大規模に実用化されているのは、主に集積回路基板やパッケージの絶縁セラミックス、自動車の点火プラグの絶縁セラミックス、テレビやビデオレコーダーに広く使われているコンデンサの誘電セラミックス、さまざまな用途に使われる圧電セラミックス、各種センサーなどです。また、高圧ナトリウムランプなどにも使われています。
1.スパークプラグ絶縁セラミック
スパークプラグ絶縁セラミックスは、現在、エンジンにおけるセラミックスの唯一最大の用途である。アルミナは電気絶縁性に優れ、機械的強度が高く、耐電圧性、耐熱衝撃性に優れているため、アルミナ絶縁スパークプラグは世界中で広く使用されている。スパークプラグに使用されるアルミナは、酸化ナトリウム含有量が0.05%以下、平均粒径が325メッシュの低ナトリウム一酸化アルミニウム粉末です。
2.集積回路基板およびパッケージ材料
基板材料や包装材料として使用されるセラミックスは、絶縁抵抗が高い、耐薬品性が高い、密閉性が高い、湿気を通さない、反応性がない、超高純度半導体シリコンを汚染しない、などの点でプラスチックより優れている。
集積回路基板やパッケージ材料に要求されるα-アルミナの特性は、熱膨張係数7.0×10-6/℃、熱伝導率20〜30W/K・m（室温）、誘電率9〜12（IMHz）、誘電損失3〜10-4（IMHz）、体積抵抗率>1012〜1014Ω・cm（室温）である。
集積回路の高性能化と高集積化に伴い、基板やパッケージング材料に対する要求も厳しくなっている：
-チップの発熱量が増加するにつれて、より高い熱伝導性が要求される。
-演算成分が高速になるにつれて、低い誘電率が要求される。
-熱膨張係数がシリコンのそれに近いことが要求される。このため、α-アルミナにはより高い要求が課せられ、つまり高純度かつ微細なものへと発展していく。
3.高圧ナトリウム発光管
高純度の超微粒子アルミナを原料とするファインセラミックスは、耐熱性、耐食性、絶縁性に優れ、強度が高いという特徴を持っています。優れた光学用セラミックス材料です。高純度アルミナに少量のマグネシア、酸化ランタン、酸化イリジウムなどを添加した透明多結晶で、雰囲気焼結と熱間プレス焼結により製造される。高温のナトリウム蒸気の腐食に耐え、高圧ナトリウム発光ランプとして使用できる。点灯効率が高い。
α-アルミナの構造セラミックスへの応用
α-アルミナのバイオセラミックスへの応用
無機生体材料であるバイオセラミック材料は、金属材料や高分子材料に比べて毒性や副作用がなく、生体組織との親和性や耐食性にも優れている。そのため、セラミック材料はますます注目されるようになりました。セラミック材料の研究と臨床応用は、短期的な補綴・充填から永久的で強固な植立まで、生物学的に不活性な材料から生物学的に活性な材料や多相複合材料へと発展してきました。
近年、アルミナ多孔質セラミックスは、その耐薬品性、耐摩耗性、高温安定性、熱電特性から、人工骨格関節、人工膝関節、人工大腿骨頭、その他の人工骨、人工歯根、骨などに使用されている。ネジの固定、角膜の修復など。多孔質アルミナセラミックス作製時の細孔径の制御方法としては、粒径の異なるアルミナ粒子を混合し、発泡させ、噴霧乾燥する方法がある。また、アルミニウム板に陽極酸化処理を施して、配向性のあるナノスケールの微細孔チャネル型気孔を形成することもできる。
上記の方法と比較して、ゾル-ゲル法は、アルミナ多孔質セラミックスの細孔径分布、相転移、純度、微細構造の制御をさらに向上させることができる。ゾル-ゲル法によるアルミナ多孔質セラミックスの作製方法は、アルミニウム粉末を塩化アルミニウム水溶液中で加水分解してアルミニウムゾルを得、気孔形成剤をアルミニウムゾルと直接混合して製品を形成し、焼成する。
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