알루미나는 여러 가지 결정 형태로 존재하며, 가장 일반적이고 중요한 것은 -Al2O₃ 및 -Al2O₃입니다. 또한 , δ, θ, eta 및 κ를 포함하여 10개 이상의 전이 상태가 있습니다. 이러한 다양한 형태는 결정 구조, 열 안정성 및 표면 특성이 다르기 때문에 다양한 분야에서 사용됩니다.
-Al2O₃(알파 알루미나) – 가장 안정적인 결정 형태
구조: 육각형 조밀-패킹(HCP), ABAB… 패턴으로 배열된 산소 이온, 팔면체 간극의 2/3를 차지하는 Al³⁺, 높은 격자 에너지 및 고도로 정렬된 구조.
특성: 융점 2050도, 모스 경도 9, 화학적 불활성이 강하고 물, 산 또는 알칼리에 불용성, 내식성, 전기 절연성이 우수합니다.
응용 분야: 일반적으로 커런덤으로 알려져 있으며 내화물, 연마재, 인공 보석(루비/사파이어), 세라믹 기판 및 고온-구조 부품 제조에 사용됩니다.
-Al2O₃(감마 알루미나) – 매우 활동적인 전환 단계
구조: 첨정석과 유사한 입방-밀봉형(CCP)으로 알루미늄 이온이 사면체 및 팔면체 공극에 분포되어 있으며 수많은 표면 결함과 기공을 나타냅니다.
특성: 큰 비표면적(200~600m²/g), 다공성, 강산성 표면, 강산과 염기에 용해되며 1200도 이상에서는 -Al2O₃로 변환됩니다.
용도: "활성 알루미나"라고도 알려져 있으며 촉매 지지체, 흡착제, 건조제 및 자동차 배기가스 정화 재료로 널리 사용됩니다.
-Al2O₃(베타 알루미나) – 이온 전도도를 갖는 특수 상
구조 : 순수한 Al₂O₃가 아닌 실제로는 Na⁺ 등의 알칼리 금속을 함유한 알루미네이트로, 층간 이온 이동이 가능한 층상구조를 가지고 있다.
특성: Na⁺와 같은 양이온의 전도성을 가지며 밀도가 낮고 열 안정성이 낮습니다.
용도: 나트륨-황 배터리의 고체 전해질 및 고온-이온 전도체 재료로 사용됩니다.
기타 전이 결정 형태(δ, θ, eta, κ 등)
공통 특성: 모두 고온-온도 상전이 과정의 중간체이며, 과 사이의 구조가 온도가 증가함에 따라 단계적으로 점진적으로 변환됩니다.
형질:
θ-Al2O₃: 단사정계 결정계, 적당한 비표면적, 종종 고온-촉매 지지체로 사용됩니다.
δ-Al2O₃: 면심- 입방체 구조로 열 안정성이 우수하며 내마모성 코팅에 사용됩니다.-
κ-Al2O₃: 깁사이트를 800~1150도에서 하소하여 얻은 육각형 결정계로 내화물의 결합제로 사용됩니다. ρ-Al2O₃: 거의 비정질이고 결정성이 낮으며 금속 내화물 캐스터블에 널리 사용됩니다.
