大尺寸/復雜形狀高純氧化鋁陶瓷部件在集成電路制造、航空航天、深海探測等領域有著廣泛的應用，但其極具挑戰性。國內高純氧化鋁陶瓷在尺寸、性能及穩定性等方面與國外同類產品還存在較大差距，導致國內高端裝備用大尺寸/復雜形狀高純氧化鋁陶瓷部件嚴重依賴進口。

 

王士維研究團隊自2003年起開展新型原位固化成型體系的探索研究，先后開發了基于親核加成聚合反應的水溶性環氧樹脂-多胺凝膠體系（ZL200610024613.4）和自發凝固成型體系（ZL201110393876.3）。相比于其它凝膠體系，自發凝固體系形成的有機網絡有利于水分輸運，干燥應力更容易釋放，坯體干燥后不變形。同時，該體系有機物添加量少，坯體在脫粘過程產生的內外溫差波動小，坯體燒結后不開裂。

 

自發明自發凝固成型體系以來，王士維研究團隊一直致力于該成型技術的工程化研究工作。2017年7月，以自發凝固體系為技術核心，上海硅酸鹽所技術參股成立了江西中科特瓷新材料有限公司，開展大尺寸高純氧化鋁陶瓷部件的產業化工作。目前，該公司掌握了自發凝固成型大尺寸/復雜形狀氧化鋁陶瓷部件的干燥、脫粘和高溫燒結等關鍵技術，建立了批量化生產線，實現了批量化銷售，獲得了國內半導體制造領域用戶的好評。

 

自發凝固成型技術應用于大尺寸/復雜形狀先進陶瓷材料的制備，具有顯著的原創性和先進性。與傳統冷等靜壓成型相比，自發凝固成型不需要造粒、模壓和冷等靜壓等三臺重資產設備，且有機物添加量少，是一種低能耗低排放低運行成本的制造方法，契合雙碳達標的國家戰略。該研究獲得上海市優秀技術帶頭人項目、國家自然科學基金面上項目、科技部重點研發計劃項目、江西省重點研發計劃項目和中科院STS計劃區域重點項目等支持。

圖1 直徑1010mm高純氧化鋁盤

 

圖2 外徑200mm雙層同心高純氧化鋁圓筒

 

來源：中國科學院上海硅酸鹽研究所