Bắt đầu từ nhôm và được thúc đẩy bởi quá trình xử lý vật liệu và điện hóa dưới dạng động cơ đôi, alumina siêu mịn có độ tinh khiết cao đang chuyển từ phòng thí nghiệm sang lĩnh vực công nghiệp hàng đầu, thể hiện giá trị không thể chối cãi của nó như là "nền tảng vật liệu" trong hai lĩnh vực chiến lược: chất bán dẫn tiên tiến và ngành y tế rộng hơn.
Trong lĩnh vực bán dẫn, khi các nút quy trình tiến tới hình học 5 nm, 3 nm và thậm chí mịn hơn, việc sản xuất chip đặt ra các yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt về độ tinh khiết, kích thước hạt, pha tinh thể và độ ổn định nhiệt của vật liệu hỗ trợ. Nhờ độ trơ hóa học cực cao, khả năng cách điện tuyệt vời, khả năng giãn nở nhiệt tốt và khả năng chống mài mòn, alumina siêu mịn có độ tinh khiết cao đã trở thành một thành phần quan trọng trong chất nền mạch tích hợp, các bộ phận gốm chính cho thiết bị khắc, mục tiêu phún xạ quay mật độ cao để lắng đọng hơi vật lý (PVD), chất nền sapphire và chất độn đóng gói hiệu suất cao. Đặc biệt trong môi trường khắc plasma và làm phẳng cơ học hóa học (CMP), các thành phần gốc alumina tiếp xúc trực tiếp với các loại khí có tính ăn mòn cao và sự bắn phá hạt tốc độ cao. Mức độ tạp chất-đặc biệt là các nguyên tố có hại như Na, K, Fe và Cu-phải được kiểm soát ở mức ppm hoặc thậm chí ppb, trong khi kích thước hạt cần được phân bổ chính xác từ nanomet đến micromet. Các thông số này trực tiếp xác định tuổi thọ của thiết bị, năng suất và độ ổn định của quy trình. Hiện nay, sản phẩm cao cấp trong lĩnh vực này vẫn còn phụ thuộc nhiều vào một số nhà cung cấp từ Nhật Bản, Đức; tỷ lệ thay thế trong nước vẫn ở mức thấp, khiến đây trở thành nút thắt nghiêm trọng, hạn chế khả năng tự lực của chuỗi công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc.
Đồng thời, trong ngành y tế, alumina siêu mịn có độ tinh khiết cao đang dần vượt qua nhận thức truyền thống về gốm trơ, nhờ có nhiều vị trí hoạt động bề mặt, khả năng tương thích tế bào tốt, khả năng đáp ứng pH và các sản phẩm phân hủy không độc hại. Là một phương tiện vận chuyển thuốc, nó cho phép nạp và giải phóng protein, axit nucleic và các tác nhân hóa trị liệu phân tử nhỏ một cách hiệu quả. Trong gốm sứ chỉnh hình và nha khoa có độ bền cao, việc sử dụng nano-alumina giúp cải thiện đáng kể độ bền khi gãy và khả năng chống mài mòn. Trong cảm biến sinh học, màng xốp nano alumina có chức năng bề mặt cung cấp phản ứng điện hóa có độ nhạy cao đối với glucose, dấu ấn sinh học DNA và thậm chí cả các tế bào khối u đang tuần hoàn. Tuy nhiên, quy trình chuẩn bị nguyên liệu thô alumina siêu mịn theo yêu cầu của các ứng dụng tiên tiến này từ lâu đã bị các công ty nước ngoài độc quyền thông qua các rào cản bằng sáng chế và phong tỏa công nghệ. Các doanh nghiệp trong nước phải vật lộn với những thách thức chung như phân bổ kích thước hạt rộng, tính đồng nhất giữa các lô kém và kỹ thuật sửa đổi bề mặt hạn chế, cản trở nghiêm trọng quá trình chuyển đổi "thay thế trong nước" từ cấp độ vật liệu sang cấp độ thiết bị.
Để ứng phó với tình huống cấp bách này, chúng tôi lấy nguyên liệu thô làm từ nhôm làm điểm khởi đầu và tích hợp một cách có hệ thống các công nghệ xử lý bột chính xác với các phương pháp kiểm soát điện hóa, tiến hành thăm dò chuyên sâu trên toàn bộ chuỗi "chuẩn bị-xác định đặc tính-ứng dụng" của alumina siêu mịn có độ tinh khiết cao. Về mặt kiểm soát độ tinh khiết, chúng tôi đã phát triển các quy trình kết hợp kết hợp tinh chế hóa học với phân tách vật lý nhiều giai đoạn để loại bỏ hiệu quả tạp chất dạng vết khỏi nguồn nhôm, đồng thời đã thiết lập hệ thống phân tích dấu vết toàn quy trình từ nguyên liệu thô đến sản phẩm cuối cùng. Để kiểm soát hình thái học, bằng cách điều chỉnh thành phần chất điện phân, mật độ dòng điện, thông số phản ứng thủy nhiệt và điều kiện chuyển pha, chúng tôi đã đạt được sự điều chỉnh có hệ thống về kích thước hạt, diện tích bề mặt riêng, phân bố kích thước lỗ rỗng và các mặt tinh thể lộ ra, tạo ra một loạt sản phẩm có cấu trúc phân cấp hình cầu, dạng vảy, dạng sợi và rỗng. Về mặt ứng dụng chức năng, bột alumina đã chế biến đã được sử dụng trong quá trình nung kết dày đặc các vòng ăn mòn bán dẫn, tối ưu hóa cấu trúc vi mô của mục tiêu PVD và liên kết phối tử sinh học trên bề mặt mang thuốc. Các kết quả sơ bộ chứng minh những ưu điểm rõ rệt về khả năng chống xói mòn huyết tương, tính đồng nhất lắng đọng màng mỏng và động học giải phóng thuốc. Kinh nghiệm tích lũy nhiều năm của chúng tôi đã giúp chúng tôi nhận ra rằng chỉ bằng cách mở ra chuỗi tổng hợp "tinh chế nguyên liệu thô - kỹ thuật bột - xác minh thiết bị" và bằng cách kết hợp mô tả đặc tính điện hóa tại chỗ với mô phỏng tính toán, về cơ bản chúng tôi mới có thể vượt qua các rào cản công nghệ nước ngoài. Chỉ khi đó, chúng tôi mới có thể cung cấp các giải pháp alumina có độ tinh khiết cao đáng tin cậy cho khả năng tự lực của thiết bị bán dẫn và vật liệu y sinh, đồng thời giúp các ngành công nghiệp mới nổi mang tính chiến lược của Trung Quốc thực hiện bước quan trọng "từ có sản phẩm đến có sản phẩm ưu việt".