α-Al2O3相變機(jī)理及制備工藝研究進(jìn)展

吳宇峰，張鐵軍，張家萌，畢作振，雷 鳴，畢 科

(1.北京郵電大學(xué)理學(xué)院，北京 100876；2.陸軍裝備部駐上海地區(qū)航空軍事代表室，上海 200233；3.山東中新鋁基新材料有限公司，淄博 255000)

0 引 言

α-Al2O3具有許多優(yōu)良性能，包括高熔點(diǎn)、高硬度、結(jié)構(gòu)精確、高機(jī)械強(qiáng)度、絕緣、耐酸堿性等[1-2]。因此，α-Al2O3在耐火材料[3]、陶瓷材料[4]、研磨拋光材料[5]、化工材料[6]等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用；同時(shí)，由于其優(yōu)良的電子和光學(xué)性能，也被用于制備結(jié)構(gòu)電子和光學(xué)材料[7]；此外，α-Al2O3電導(dǎo)率低，絕緣性能和介電性能好，常用于集成電路板和YAG激光晶體[8]。

根據(jù)O2-的排列結(jié)構(gòu)，可以將Al2O3的晶體結(jié)構(gòu)分為面心立方(FCC)和六角密排(HCP)兩類。根據(jù)Al3+晶格的不同也可以將Al2O3劃分為不同的晶型。Al2O3的晶型有十幾種，常見(jiàn)的晶型有α-、θ-、κ-、γ-、δ-和η-等。表1是常見(jiàn)晶型與晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系[9-10]。其中，α-Al2O3是最穩(wěn)定的相，具有較大的晶格能，它的晶體結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示，對(duì)于α-Al2O3來(lái)說(shuō)，O原子緊湊排列形成六角型，Al原子填充八面體空隙的三分之一，晶格常數(shù)a和c分別是0.475 9 nm和1.299 1 nm。在特定的溫度和壓力等條件下，除了α相之外，氧化鋁的其他相都可以發(fā)生轉(zhuǎn)變，成核和晶粒生長(zhǎng)機(jī)理在其中起到關(guān)鍵作用。其他相之間的轉(zhuǎn)變屬于位移式相變，從其他相轉(zhuǎn)變?yōu)棣料鄤t屬于晶格重構(gòu)，是一種不可逆相變[11]。工業(yè)上通常以Al(OH)3為原料制備α-Al2O3，在生成α-Al2O3過(guò)程中，粒子之間會(huì)發(fā)生一個(gè)脫羥基過(guò)程，如圖1(b)所示。α-Al2O3微晶的生長(zhǎng)過(guò)程可以看作是不同顆粒間羥基在高溫下相互作用脫水的過(guò)程。隨著溫度的升高，氧離子空穴濃度也會(huì)增加，直到羥基完全脫除。在較高的溫度下，粒徑較小的微晶會(huì)黏結(jié)在一起導(dǎo)致晶體的生長(zhǎng)，使比表面積急劇減小[12]。研究發(fā)現(xiàn)，制備氧化鋁的過(guò)程存在四個(gè)相變路線，如圖1(c)所示，所有路徑終點(diǎn)均指向α相。路線Ⅰ與路線Ⅳ相似，以路線Ⅱ和路線Ⅲ為主的α-Al2O3制備過(guò)程因適合工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)而更具有研究?jī)r(jià)值?？梢钥吹剑捎诰Ц裰貥?gòu)需要大量的能量，無(wú)論哪一條路線的最后一步都需要非常高的溫度。

表1 相與晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系[9-10]

圖1 (a)α-Al2O3結(jié)構(gòu)示意圖；(b)相鄰氧化鋁顆粒間脫羥基過(guò)程示意圖[13]；(c)四種相變路線[14]

因此，基于α-Al2O3的廣泛應(yīng)用，其評(píng)價(jià)指標(biāo)與實(shí)際應(yīng)用需求緊密相關(guān)，其晶粒的成核生長(zhǎng)機(jī)理和制備工藝極其重要。本文結(jié)合α-Al2O3的制備路線分別闡述α-Al2O3的相變機(jī)理和制備工藝，并介紹相關(guān)的研究工作進(jìn)展。

1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

一般情況下,α相轉(zhuǎn)化率、α-Al2O3含量、Na2O和Fe等雜質(zhì)含量會(huì)作為氧化鋁質(zhì)量評(píng)價(jià)的普遍指標(biāo)。由于不同領(lǐng)域?qū)Ζ?Al2O3的性能有不同要求，因而各領(lǐng)域都存在更加細(xì)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。如表2所示，該表列舉了α-Al2O3在電子陶瓷材料領(lǐng)域、耐火材料領(lǐng)域以及打磨拋光材料領(lǐng)域的部分主要評(píng)價(jià)指標(biāo)?？梢钥闯?，各行業(yè)對(duì)氧化鋁的需求和評(píng)價(jià)呈現(xiàn)多樣性和復(fù)雜性。

表2 三種應(yīng)用領(lǐng)域中氧化鋁材料的部分主要評(píng)價(jià)指標(biāo)

在電子陶瓷材料領(lǐng)域，氧化鋁多應(yīng)用于LED襯底、鋰電池以及膈膜鍍層等前沿行業(yè),這些行業(yè)通常對(duì)氧化鋁的純度和粒度有嚴(yán)格要求。目前，對(duì)純度的需求最高可達(dá)到5N級(jí)即99.999 99%，對(duì)粒徑的需求在50 nm以下。在此基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步要求材料具有更弱的膨脹性、更強(qiáng)的介電性以及更高的材料強(qiáng)度，以保證電子器件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在耐火材料領(lǐng)域, α-Al2O3的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是耐火度、比熱容、高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱膨脹性。耐火度在一定程度上能反應(yīng)材料耐高溫性，一般大于1 580 ℃的材料可稱為耐火材料；高比熱容能使得耐火材料在吸收熱量時(shí)具有較低的升溫速率；越大的高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度值和越低的熱膨脹值能保證材料在高溫下的結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。該類材料多是通過(guò)優(yōu)化α-Al2O3的微觀結(jié)構(gòu)和顆粒大小分布來(lái)減少水分吸收、增加流變屬性[15]。

而在打磨拋光材料領(lǐng)域,α-Al2O3粒徑、形貌以及莫氏硬度是評(píng)價(jià)α-Al2O3性能的關(guān)鍵指標(biāo),它直接影響拋光亮度和磨削力。氧化鋁粒徑越小，則打磨材料目數(shù)越大，打磨更加精細(xì)，更適用于尖端精細(xì)器件。從形貌上分析，傳統(tǒng)的球形磨料具有成本低、壽命長(zhǎng)和自銳性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；而六角平板狀磨料由于能均勻分布在工件表面，受力平均，因而耐磨性能得到較大提升，且能更好地保護(hù)工件。莫氏硬度作為另一項(xiàng)重要指標(biāo)，能反映磨料的耐用程度。在相同情況下，硬度越高的磨料，用量會(huì)越少，可極大地降低拋光成本。由此可以看出，α-Al2O3的具體應(yīng)用受到多項(xiàng)指標(biāo)的共同限制，而氧化鋁的制備工藝對(duì)α-Al2O3性能具有決定性影響，所以對(duì)制備工藝的研究將推動(dòng)該材料的發(fā)展、促進(jìn)其廣泛應(yīng)用。

2 α-Al2O3的成核和生長(zhǎng)機(jī)理

1982年，Dynys等[16]通過(guò)對(duì)Al2O3微觀結(jié)構(gòu)的研究首先提出了α-Al2O3的相變可以分為兩個(gè)階段：相的成核和顆粒的生長(zhǎng)。在整個(gè)相變過(guò)程中會(huì)消耗極大的能量，煅燒溫度通常高于1 300 ℃，其中大部分的能量用于克服成核勢(shì)壘形成α核，而剩余的能量則用于克服表面能量以促進(jìn)晶粒生長(zhǎng)。

圖2 (a)從θ相到α相成核和生長(zhǎng)過(guò)程示意圖[17-18]；(b)用“剪切”的方式將θ相“超臨界”結(jié)晶轉(zhuǎn)化為α相[21]；(c)擴(kuò)散成核相形成雙尺寸分布，晶體從θ迅速增長(zhǎng)α[21]

然而，Bagwell[21]根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)成核機(jī)理中dcθ到dcα的過(guò)程又做出進(jìn)一步解釋：相變通過(guò)擴(kuò)散成核進(jìn)行。擴(kuò)散成核的能量勢(shì)壘產(chǎn)生于核和原相勢(shì)壘之間新形成的一個(gè)表面上。在基材或晶界上，非均勻成核的自由能勢(shì)壘比均勻成核的自由能勢(shì)壘要小的多，特別是在非均勻成核和與均勻成核相具有相似晶體結(jié)構(gòu)的情況下。由于擴(kuò)散成核在晶面和晶界處更為有利，因此預(yù)計(jì)α-Al2O3將在θ-Al2O3晶體表面或在晶體間的連接處成核。晶體大小是擴(kuò)散成核的必備條件，因?yàn)棣?Al2O3晶體必須足以生成強(qiáng)有力的異質(zhì)α-Al2O3成核位點(diǎn)。α晶體大小的分布類似于圖2(c)所示。α-Al2O3蠕蟲(chóng)狀的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也是源于生長(zhǎng)過(guò)程?？偟恼f(shuō)來(lái)，Bagwell指出α-Al2O3的成核過(guò)程是一個(gè)典型的擴(kuò)散成核過(guò)程，并沒(méi)有必要先增大到臨界尺寸階段進(jìn)行過(guò)渡。一般情況下，觀察到的過(guò)渡階段晶體成核和生長(zhǎng)是在α-Al2O3孕育時(shí)間內(nèi)形成，超大α核并不來(lái)源于剪切θ-Al2O3大晶體，而是來(lái)源于成核后α-Al2O3的快速增長(zhǎng)。因此，到目前為止人們?nèi)詫?duì)α-Al2O3的相變過(guò)程存在不同意見(jiàn)。

3 α-Al2O3制備的研究進(jìn)展

α-Al2O3的合成方法主要可以分為三類，分別是固相、液相和氣相合成：固相合成方法包括機(jī)械研磨法[15,22-24]、激光燒蝕法[25]、火焰噴涂法[26]、煅燒法[27-36]等；液相合成方法包括溶膠-凝膠法[37-43]、水熱法[44]、沉淀法[45]和微乳液[46]等；氣相合成方法包括等離子體熱分解法[47]，蒸汽沉積法[48]等。下面針對(duì)這三類合成方法進(jìn)行具體的介紹。

3.1 固相合成法

固相合成方法通常是以工業(yè)氧化鋁或氫氧化鋁為原料，經(jīng)過(guò)高溫煅燒后生成α-Al2O3。但煅燒溫度過(guò)高會(huì)引起氧化鋁粒徑增大和顆粒聚集現(xiàn)象,導(dǎo)致α-Al2O3的高溫性能受到較大影響[49]，因此通常采用機(jī)械球磨或加入礦化劑的方法來(lái)改善產(chǎn)品的質(zhì)量。Tonejc等[28]發(fā)現(xiàn)高能球磨相當(dāng)于一個(gè)熱處理過(guò)程,能夠用于α-Al2O3的制備。但機(jī)械球磨的生產(chǎn)成本高,產(chǎn)品純度低,因此不適合工業(yè)生產(chǎn)[50]。

工業(yè)上大約需要1 300 ℃以上的高溫才能生成α-Al2O3。如果在制備過(guò)程中不添加礦化劑，最終制得α-Al2O3的微觀結(jié)構(gòu)為蠕蟲(chóng)狀，如圖3(a)所示。為了進(jìn)一步改善α-Al2O3的產(chǎn)品質(zhì)量，在近15年里,許多研究學(xué)者對(duì)礦化劑的作用和α-Al2O3的制備過(guò)程進(jìn)行了大量研究。崔香枝等[31]在Al(OH)3中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%Al2O3晶種和3%AlF3后發(fā)現(xiàn)Al2O3在950 ℃時(shí)即可完成α相變，很大程度上降低了相變溫度。尹周瀾等[32]發(fā)現(xiàn)NH4F對(duì)Al2O3相變的促進(jìn)作用比AlF3更明顯，僅加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%NH4F，即可在1 100 ℃左右完成α相變。這些研究都能夠證明含氟礦化劑能有效降低煅燒溫度，主要?dú)w因于F-的加入可以提高α-Al2O3在高溫時(shí)的蒸氣壓,并改變其結(jié)晶模式,使其形成方式由固相傳質(zhì)變?yōu)闅庀鄠髻|(zhì)，極大地促進(jìn)α-Al2O3晶體的生長(zhǎng)[29]。同時(shí)，當(dāng)溫度升高時(shí)，NH4F等物質(zhì)分解產(chǎn)生與Al2O3反應(yīng)的氣體，抑制Al2O3晶體等軸生長(zhǎng)并加速片狀化，最終制得氧化鋁如圖3(b)所示。研究人員發(fā)現(xiàn)含氯礦化劑也有類似的作用,但效果要低于含氟礦化劑,并可能會(huì)使α-Al2O3堆積成塊狀。部分情況下，含氯礦化劑的加入也可能導(dǎo)致針狀產(chǎn)物[51]，如圖3(c)所示。此外，添加NH4NO3能夠促進(jìn)α-Al2O3晶體形成橢圓狀,這是由于NH4NO3在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)生成硝酸,硝酸可與氧化鋁反應(yīng)并使得氣相中的氧化鋁的含量增加[13]。同時(shí)，添加NH4F和NH4Cl的復(fù)合礦化劑能夠減少α-Al2O3的橫向和縱向生長(zhǎng)的差異,使其形成如圖3(d)所示的類圓塊狀[33]。

硼酸也是常用的α-Al2O3礦化劑之一。李峰克等[34]發(fā)現(xiàn)硼酸可以加快α-Al2O3蠕蟲(chóng)聚合的分離, 添加硼酸后制備出的氧化鋁如圖3(e)所示。硼酸作為礦化劑制得的晶體一般類似于液滴和柱狀，結(jié)晶表面光潔。隨著硼酸添加量的增大，Na2O的含量先增加后減少，因此適量的硼酸有助于α-Al2O3產(chǎn)品具有更高的純度。陳若愚等[50]研究了pH值對(duì)相變的影響，發(fā)現(xiàn)使用鹽酸控制pH值能夠影響α-Al2O3的含量和大小。其中，隨著鹽酸溶液pH值的降低，α-Al2O3的相變轉(zhuǎn)化率逐漸增大，晶粒尺寸也隨之增大。鹽酸的作用機(jī)理與含氟礦化劑相似。

此外,研究人員[29]也通過(guò)顯微鏡發(fā)現(xiàn)MgO能夠抑制α-Al2O3晶粒生長(zhǎng)。MgO在低溫下聚集在Al2O3晶體表面，抑制了α-Al2O3晶體的生長(zhǎng)。隨著燒結(jié)溫度的升高，MgO在Al2O3表面形成等軸向鎂鋁尖晶石，進(jìn)一步阻礙α-Al2O3晶體的生長(zhǎng)。

除了礦化劑會(huì)對(duì)α-Al2O3性能產(chǎn)生影響外,Chang等[35]發(fā)現(xiàn)Al2O3晶體的大小和形狀也能夠在一定程度上影響相變。固相合成中，Al2O3主要是由Al(OH)3高溫脫水而成，當(dāng)Al2O3粒徑小于10 nm時(shí)，氧化鋁可以直接從χ相轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?路徑Ⅱ)，不經(jīng)過(guò)κ相轉(zhuǎn)變階段。并且，活化能隨著顆粒尺寸的減小而減小，氧化鋁煅燒溫度也隨之降低。但如果顆粒被碎片化處理破壞，生長(zhǎng)過(guò)程就會(huì)受到阻礙。另外,Lamouri等[36]研究了升溫速率對(duì)α-Al2O3的影響。他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)升溫速率控制在5 ℃/min時(shí)，α-Al2O3具有密集和均勻的微觀結(jié)構(gòu)，如圖3(f)所示，可以看到較少孔隙、較大密度和清晰明顯的晶界?？紫吨旅芑脑蚝芸赡苁怯捎谠谙颚?Al2O3轉(zhuǎn)化過(guò)程中形成了一個(gè)粗糙的、蠕蟲(chóng)狀的孔隙結(jié)構(gòu)，這一發(fā)現(xiàn)有助于高密度α-Al2O3的制備。孫春暉等[33]也研究了前驅(qū)體預(yù)處理對(duì)氧化鋁粉末形貌的影響。在預(yù)先對(duì)原料進(jìn)行熱處理過(guò)程中，原料的結(jié)構(gòu)和顆粒形貌基本保持不變，α-Al2O3形成時(shí)出現(xiàn)較大的體積收縮。α-Al2O3的熱穩(wěn)定性與前驅(qū)顆粒的結(jié)晶度有關(guān)，結(jié)晶度越高，在高溫下的熱穩(wěn)定性越好。

3.2 液相制備

工業(yè)氧化鋁中存在堿金屬氧化物(尤其是Na2O)等雜質(zhì)，為了改善這種情況，通常采用溶膠-凝膠法以鋁鹽與酸或堿反應(yīng)制備氧化鋁前體，然后高溫煅燒制備α-Al2O3。這種方法的煅燒溫度低，得到的氧化鋁純度高。但制備工藝復(fù)雜，對(duì)原料純度要求高，很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

在溶膠-凝膠法制備α-Al2O3的過(guò)程中添加α-Al2O3晶種是很常見(jiàn)的一種方法,目的是為了讓氧化鋁從θ相轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?。Kumagai等[38]發(fā)現(xiàn)了α-Al2O3粒子或晶種可以作為θ-到α-Al2O3轉(zhuǎn)化的成核位點(diǎn)。Oh等[39]的研究表明，這種轉(zhuǎn)化依賴于溫度和晶種濃度，盡管在不添加晶種的情況下,需要的陳化時(shí)間短于添加晶種的情況,但添加晶種更有助于降低活化能、降低相變溫度，在更短時(shí)間內(nèi)成核和相轉(zhuǎn)變。Wen等[19]研究了相變過(guò)程中的尺寸控制，發(fā)現(xiàn)通過(guò)不同熱處理方法制備的α-Al2O3具有不同的初級(jí)晶粒尺寸，一旦相變完成，就可能發(fā)生熱絮凝現(xiàn)象。因此,熱處理技術(shù)是制備納米α-Al2O3粉末的關(guān)鍵，較高的升溫速率和較短的加熱時(shí)間有助于合成單分散的納米級(jí)α-Al2O3粉體，如圖4(a)所示。Sharma等[40]提出在溶膠-凝膠法制備α-Al2O3過(guò)程中pH值是關(guān)鍵的工藝參數(shù)，pH值決定了最終產(chǎn)物的相、大小和形態(tài)。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)pH值為2.5時(shí), α-Al2O3顆粒尺寸為70 nm，形狀是球形；當(dāng)pH值增加到12時(shí)，顆粒尺寸增加到750 nm，形狀變?yōu)榱切?如圖4(b)和(c)所示。因而，可以通過(guò)調(diào)控pH值的大小來(lái)控制α-Al2O3顆粒的最終形態(tài)，以合成適用于不同領(lǐng)域的α-Al2O3粉體。Bell等[41]通過(guò)控制攪拌速度、固體負(fù)載等合成變量發(fā)現(xiàn)它們對(duì)α-Al2O3的形成和生長(zhǎng)有決定性的影響。此外，Rajaeiyan等[42]報(bào)道了合成方法對(duì)α-Al2O3表面積、顆粒形態(tài)以及尺寸的顯著影響。在相同的溫度煅燒后, 由共沉淀法制備的α-Al2O3顆粒表面積大于由溶膠-凝膠法制備的α-Al2O3顆粒表面積，并且由前者制備所得的顆粒形狀是近球形或不規(guī)則六邊形，而由后者合成的顆粒則更多為球形，結(jié)構(gòu)也更加統(tǒng)一、尺寸更小，如圖4(d)和(e)所示。

圖3 (a)未添加礦化劑制備α-Al2O3的SEM照片[32]; (b)添加含氟礦化劑制備α-Al2O3的SEM照片[51]; (c)添加含氯礦化劑制備α-Al2O3的SEM照片[51]; (d)添加含復(fù)合礦化劑制備α-Al2O3的SEM照片[51]; (e)添加硼酸制備α-Al2O3的SEM照片[51]; (f)升溫速率為5 ℃/min制備α-Al2O3的SEM照片[36]

3.3 氣相制備

化學(xué)氣相淀積(CVD)在氣相合成中是最為經(jīng)典的方法, 但相關(guān)報(bào)道較少，該方法常用于制備適用于航空航天領(lǐng)域的α-Al2O3涂層材料。

Fredriksson等[43]研究了AlC13/CO2/H2氣體混合物氛圍中Al2O3層在SiO2襯底上的沉積過(guò)程。κ-到α-A12O3的相變發(fā)生于沉積過(guò)程的開(kāi)始，相變的同時(shí)α-A12O3的晶粒也進(jìn)行生長(zhǎng),形成尺寸更大的α-A12O3晶體。其中，溫度、CVD系統(tǒng)氣體泄漏率和雜質(zhì)會(huì)促進(jìn)相變和α-A12O3的形成。沉積過(guò)程中溫度越高,α相形成越早；沉積裝置氣體的泄漏率越高，越會(huì)促進(jìn)κ-到α-A12O3相變；雜質(zhì)的存在會(huì)改變?chǔ)?A12O3的正常生長(zhǎng)模式和每一層的生長(zhǎng)方向，制備的氧化鋁顆粒如圖4(f)所示。同時(shí)，雜質(zhì)的存在也會(huì)促進(jìn)α相變,在一定程度上增大了α相含量。Borsella等[52]研究了利用激光驅(qū)動(dòng)氣相前驅(qū)體合成納米氧化鋁粉末。他們把氣相反應(yīng)物放在一個(gè)特定的區(qū)域內(nèi)用激光照射，在溫度梯度很大的情況下，可以在局部達(dá)到很高的溫度。這種方法的初始成核速率非常高，而且粒子一離開(kāi)熱區(qū)，生長(zhǎng)就會(huì)因?yàn)闇囟鹊捏E降而突然終止。因此，產(chǎn)生的粒子是超細(xì)和球形的，在大小上幾乎是單分散的，純度也很高。通過(guò)這種方法,可以制備預(yù)期大小、形狀、分布和純潔的α-A12O3晶體，但難以大量生產(chǎn)是最為關(guān)鍵的問(wèn)題，不過(guò)這種方法已經(jīng)為α-A12O3的合成帶來(lái)了一個(gè)新的思路。

圖4 (a)單分散納米α-Al2O3粉體的TEM照片[19]; (b)pH=2.5時(shí)制備α-Al2O3的TEM照片[41]; (c)pH=12時(shí)制備α-Al2O3的TEM照片[41]; (d)由共同沉淀法制備α-Al2O3的TEM照片[42]; (e)由溶膠-凝膠法制備α-Al2O3的TEM照片[42]; (f)含有Cr雜質(zhì)α-Al2O3的SEM照片[43]

4 結(jié)語(yǔ)與展望

α-A12O3作為工業(yè)上極其重要的材料，在許多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，因而針對(duì)α-A12O3的研究也具有極高價(jià)值和實(shí)際意義。目前，α-A12O3的制備方法有固相、液相以及氣相三種，固相、液相合成方法中分別主要以機(jī)械研磨法、燃燒法，和溶膠-凝膠法、沉淀法制備α-A12O3粉末，氣相合成方法則主要是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法制備氧化鋁薄膜。基于這些方法可使α-A12O3制備滿足多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，所以針對(duì)制備過(guò)程中α-A12O3晶粒的影響因素，如溫度、pH值、礦化劑類型等，已經(jīng)存在較為成熟的研究結(jié)論。

值得注意的是，當(dāng)前對(duì)α-A12O3成核生長(zhǎng)機(jī)理方面的研究仍較為欠缺，如前文所述的同步剪切成核機(jī)理與擴(kuò)散成核機(jī)理仍存在爭(zhēng)議，清晰的成核機(jī)理有助于實(shí)現(xiàn)α-A12O3的精細(xì)制備。因此，當(dāng)下氧化鋁行業(yè)的共同追求目標(biāo)應(yīng)有3點(diǎn)：(1)明確的成核機(jī)理；(2)粒徑更小、純度更高、成本更低的α-A12O3；(3)進(jìn)一步掌握通過(guò)調(diào)整合成條件控制α-A12O3晶粒形貌的技術(shù)。未來(lái)這3點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將賦予α-A12O3材料更加可觀的使用價(jià)值，該材料的應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)因此得到一定程度的擴(kuò)展，所以如何實(shí)現(xiàn)這3點(diǎn)目標(biāo)將會(huì)是α-A12O3未來(lái)研究的重點(diǎn)和發(fā)展方向。