“周三买家汇”是粉体圈平台自2016年推出,经短期试错调整很快标准化的固定栏目,正如其名几乎每周一期鲜有间断,截至目前(2026年2月11日)已发布400期。在长期为客户搭桥对接的服务过程中,我们的客服专员注意到有一条不同来源的需求时不时就会出现,但确实从未见过哪个供应商敢拍胸脯揭榜——它就是纳米氮化铝粉体(<500nm)。

目前,商业化的氮化铝粉体基本是两条工艺路线,直接氮化法或碳化还原法。其他路线极少,或实验阶段,或处于产业化初期阶段,或产能极低,未达到商业供应水平。
1、直接氮化通过高温下金属铝与氮气直接反应生产氮化铝——
2Al+N2→2AlN
这也是最早实现商业化生产氮化铝粉体的工艺,它反应温度相对不高(800-1200℃),生产效率较高,但氧含量不易控制,纯度通常为99%左右。
2、碳化还原以超细氧化铝粉体和高纯度碳(炭黑、石墨)作为反应原料,被还原的铝再与氮气反应生成氮化铝——
Al2O3+3C+N2→2AlN+3CO
这种工艺反应温度来到1400-1800℃,由于氧以CO形式被去除,纯度通常高于99.5%。但后续的除碳工序复杂,成本也高。
其他我们了解到的还有
3、气相沉积以卤化铝、烷基铝与氮气反应生成氮化铝——
AlCl3+NH3→AlN+3HCl
三甲基铝(TMA)+NH₃→AlN
该工艺可以获得非常高纯度和非常细的粉体,但从原料和反应副产物就很容易认识到,其投入成本非常高,设备损耗和环保投入等等也很大,目前有很少的企业正走在产业化初期阶段,相关信息披露极少,高度保密。
4、等离子合成是将铝蒸气等离子体与氮气快速反应并冷却,可生成球形度较高的粉体,这是美国Surmet公司近期公开的专利技术,被认为具有颠覆性,但距离产业化还有很大距离,目前该公司官网挂着的仍然是直接氮化法产品。
……
整理不同工艺路线的商业氮化铝粉体参数,我们发现其粒径特征值普遍在D50≈0.8–1.5μm,即最小800nm,远远无法达到500nm甚至以下。有图为证:

来源:赫格纳斯H.C.Strack

德山Tokuyama

东洋铝业Toyal

美国Surmet
以上只是部分国际供应商的公开数据,国内厂商的并未展示,但与头部企业技术负责人拿到的数据也基本卡在D50=800nm以上,原因很多,我们也稍作整理:
一、水解
AlN+3H2O→Al(OH)3+NH3
当粉体粒径减小时,比表面积随之增大,湿度敏感(水解)急剧增大,这是氮化铝工程化中最头疼的问题,作为填料它将导致氨气释放,界面退化,可靠性随之崩溃。
二、氧化
氮化铝的重要指标之一是含氧量,水解之外的另一个问题就是氧化铝相一旦增加,反而意味着导热系数降低,这结果与导热界面材料厂商追求填料粉体微细化以达成TIM薄层和高填充的高散热效果反而背道而驰。
三、团聚
纳米粉体以高表面能而易于团聚,导热填料在基体中粘度上升快,流变性能变差,分散也无可避免的变得艰难,而导热填料越细,导热通路和网络的建立也更艰难。
四、成本
前文制备工艺介绍中,气相沉积和等离子合成路线应该可以制备纳米级氮化铝,但产能和成本显然在现阶段不是导热填料所能支撑的。
小结

目前,人们从纯技术能力角度,已经可以制备出纳米级氮化铝,但结合商业可行性,恐怕还很难找到供应商。以导热填料为例,行业更多应该进行多模式优化,比如粒径分布变得更窄,氧含量更低,表面处理和球形化做得更好,颗粒级配以及分散体系进行更扎实的验证,等等。当然,我们也期待粉体工程加速升级,让纳米材料能够为工程应用带来更大的选择空间!
粉体圈 启东