在電子信息產業飛速發展的當下，氮化鋁憑藉其獨特的性能優勢，成為推動行業進步的關鍵材料。從高導熱率助力電子器件高效散熱，到優越的電性能滿足通信技術升級需求，氮化鋁在多個領域的應用日益廣泛，其產業發展態勢備受關注。

  一、氮化鋁粉末製備技術及發展現狀

  (一)直接氮化法：低成本工業化的主流選擇

  直接氮化法是讓鋁粉在持續流動的 N₂或氨氣氣氛中，於 900℃ - 1300℃與 N₂或 NH₃發生化學反應，生成 AlN 團塊或粉體。該方法生產成本低、工藝設備與流程簡單，在工業化生產中廣泛應用。但此反應放熱劇烈，氮化溫度高於鋁粉熔點，易使鋁粉熔化形成 「鋁珠」，阻礙氮氣擴散，導致氮化不完全，產物含單質 Al 或 Al₂O₃雜相。為改善這一狀況，研究發現利用氨氣分解產生的活性氮和氫自由基，可促進液態鋁顆粒的氮化反應;添加催化劑也能有效推動反應進行，如以鋁粉和碳粉為原料，在 1400℃氮氣氣氛中反應，可製備出粒度約為 50 nm 的 AlN 納米晶粉體;添加 Ca 和 Li 能提高鋁粉氮化速度，其中 Li 的作用更為顯著。

  (二)碳熱還原法：原料豐富但工藝待優化

  《2025-2030年全球及中國氮化鋁行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，碳熱還原法以超細氧化鋁粉末和過量高純度碳粉為原料，經球磨混合後，在 1500℃ - 2000℃流動氮氣氣氛中，碳粉還原氧化鋁，還原出的 Al 再與氮氣反應生成氮化鋁。它是工業生產氮化鋁粉體的主要方法，具備原料來源廣、成本低、產品純度高、形貌規則等優點。然而，其也存在對原料性能要求高、合成溫度高、效率低、生產周期長以及需二次除碳等問題。鋁源和碳源的選擇會影響產物質量，不同添加劑也能促進氮化反應，如採用複合微乳液法結合碳熱還原氮化工藝，可製備出分散性良好的球形 AlN 粉體。

  (三)自蔓延高溫合成法：實驗室探索與工業化嘗試

  自蔓延高溫合成法藉助化學反應自身釋放的熱量，使反應自發持續進行以合成材料。合成氮化鋁粉末時，外加熱源點燃高壓 N₂氣氛中的鋁粉，利用反應熱自加熱自傳導完成合成。該方法能耗低、生產效率高，但因鋁熔點低，在高溫下易熔融團聚，導致 N₂難以滲透，產物純度低，且反應過程難以控制，產物形貌不規則、粒徑分布不均。目前，該方法主要處於實驗室研究階段，雖有企業嘗試工業化生產，但如何精準控制反應速度和溫度，獲得高純度、粒徑均勻的粉末，仍是研究人員面臨的挑戰。

  (四)化學氣相沉積法：高純度製備的局限與突破

  化學氣相沉積法在氣態條件下，利用鋁的揮發性化合物與氨或氮反應，從氣相中沉積氮化鋁粉末，分為無機和有機兩種方式。無機法常用氯化鋁作鋁源，反應會產生 HCl 副產物，腐蝕反應容器;有機法採用烷基鋁，雖可在低溫下反應且無 HCl 副產物，能製備高純度、粒度均勻的 AlN 粉末，但成本過高，難以大規模推廣。儘管該方法產物純度高、粒度細小均勻，且易於實現工序連續化，但設備要求高、生產效率低，限制了其工業化應用。

  (五)等離子化學合成法：高性能與高成本並存

  等離子化學合成法通過直流電弧或高頻等離子發生器，將鋁粉送入高溫等離子火焰區，使其熔融氣化後與氮離子反應生成 AlN 納米顆粒。此方法反應速度快，能降低燒結溫度 300℃，產物活性高、工藝性能優異，但產量低、設備複雜昂貴、生產能耗高，目前在國內僅能小批量生產。

  (六)其他製備工藝：小規模應用的探索

  除上述常見方法外，溶膠 - 凝膠法、高能球磨法和溶劑熱合成法等也可製備氮化鋁粉末。溶膠 - 凝膠法工藝簡單、氮化溫度低、轉化率高，但原料成本高、產量低;高能球磨法利用機械活化作用製備粉末，存在研磨時間長、活化程度有限的問題;溶劑熱合成法以有機溶劑為介質，可合成結晶度較高的氮化鋁納米粉體。這些方法應用生產規模相對較小，仍處於不斷探索和優化階段。

  二、影響氮化鋁粉末製備的主要因素

  影響氮化鋁粉末製備的因素眾多，其中原料來源、添加劑、溫度和雜質起著關鍵作用。不同的原料和添加劑會改變反應速率、溫度，影響產物種類和性能。製備氮化鋁粉末通常需要高溫，這導致能耗高且存在安全風險，部分高溫製備方法難以實現工業化。此外，生產過程中雜質摻入和有害產物生成問題突出，如碳熱還原法中過量碳粉的去除、化學氣相沉積法中氯化氫副產物的處理等，都增加了提純成本。以氯化銨為例，它熱穩定性差，受熱分解產生的 NH₃更易與鋁粉反應生成氮化鋁，HCl 能破壞鋁粉表面氧化膜，促進氮化反應，且反應後無殘留，是一種有效的催化劑。實驗表明，在直接氮化法中，改變鋁粉與氯化銨的比例，會使製備出的氮化鋁微觀形貌和納米線含量發生明顯變化，當二者質量比為10:2 時，最有利於氮化鋁的製備。

  三、氮化鋁的多元應用領域

  (一)壓電裝置領域：高性能電子器件的核心材料

  氮化鋁具有高電阻率、高熱導率(為 Al₂O₃的 8 - 10 倍，接近 BeO 和 SiC)以及與矽相近的低膨脹係數，是高溫和高功率電子器件的理想選擇。在實際應用中，基於氮化鋁設計製造的壓電振動傳感器適用於大振幅振動場景;新型的壓電振振器在微波頻率範圍內工作，通過調節平面尺寸可實現諧振頻率的光刻可調性，且性能不受顯著影響。

  (二)封裝材料領域：微電子行業的散熱保障

  由於氮化鋁介電常數低、介電損耗小，在微電子行業封裝材料方面具有重要應用價值。將其填充到複合材料中，可顯著提高材料的導熱性和其他性能。例如，製備的環氧樹脂 / 氮化鋁蜂窩複合材料具有出色的散熱性能;氮化鋁填充的矽橡膠複合材料可用於製備高壓絕緣的封裝材料。

  (三)陶瓷領域：高性能結構陶瓷的關鍵組分

  氮化鋁應用於結構陶瓷燒結，製備的氮化鋁陶瓷機械性能優異，抗折強度高於 Al₂O₃和 BeO 陶瓷，硬度高且耐高溫耐腐蝕，可用於製作坩堝、Al 蒸發皿等高溫耐蝕部件。在特定燒結工藝條件下，能製備出綜合性能最佳的氮化鋁陶瓷，還可應用於微型熱交換器製造，提升其傳熱能力。

  (四)短波發光與螢光領域：新型發光器件的希望之星

  氮化鋁帶隙較寬，是第三主族氮化物中帶隙最大的，適合用於短波發光器件，尤其是深紫外發光器件。同時，其化學穩定性好，具備一定的電化學螢光性能，在塗料和螢光設備中也有應用。如基於氮化鋁薄膜的深紫外發光二極體發光性能得到有效增強;摻入氮化鋁的紅色螢光粉實現了高效發光;以石墨烯氮化鋁為主體的結構可探測短波長紅外輻射。

  (五)5G 通信領域：覆銅板導熱的理想填料

  隨著 5G 通信技術發展，對 PCB 覆銅板導熱性能要求提升，氮化鋁憑藉 320 W/m・K 的突出熱導率，成為無機導熱填料的優選。實驗表明，將氮化鋁粉末作為填料加入覆銅板製備中，能有效提高板材導熱係數，且隨著投放比例增加，導熱係數逐漸升高，當比例為 45% 時提升最為明顯。溫度和玻璃布規格也會影響導熱係數，在相同條件下，規格為 7628 的玻璃布對導熱性能促進作用顯著。

  四、總結

  綜上所述，氮化鋁在2025年的產業布局中占據重要地位。在製備技術方面，直接氮化法和碳熱還原法憑藉成本和工藝優勢成為主流工業化生產方法，自蔓延高溫合成法正逐步向工業化邁進，等離子化學合成法雖能製備高品質粉末，但受成本和技術限制，目前應用範圍有限。其他製備工藝也在不斷探索和優化，為氮化鋁粉末的多樣化製備提供了更多可能。

  影響氮化鋁粉末製備的因素複雜多樣，通過合理選擇原料、添加劑，控制溫度以及優化提純工藝等措施，可製備出高性能的氮化鋁粉末。在應用領域，氮化鋁憑藉其獨特的性能，廣泛應用於壓電裝置、封裝材料、陶瓷、短波發光與螢光以及5G通信等多個領域，特別是在5G通信的推動下，其在覆銅板導熱等方面的應用前景廣闊。

  未來，氮化鋁產業的發展方向是實現低成本、大批量製備高純度、生長速度和粉末粒度可控、形貌可觀且分散均勻的高性能粉體。同時，針對氮化鋁粉末常溫下易氧化和水解的特性，需加強高溫改性和抗水解處理研究。隨著技術的不斷進步，氮化鋁粉體有望在更多領域替代傳統材料，為電子信息、材料科學等領域的發展注入新的活力 。