氧化铝是一种非常重要的无机多孔结构材料。以颗粒状氧化铝制成的多孔陶瓷、以氧化铝纤维为基础做成的纤维质多孔材料、以氧化铝为基础构成的具有气凝胶结构特征的纳米多孔三维网络结构材料,呈现出不同的力学、隔热等性能,在催化剂和热防护领域等具有广阔的应用前景。氧化铝的种类繁多,在不同的温度范围内存在不同的过渡态或亚稳态,且不同的制备条件合成的氧化铝具有不同的微观形貌。研究不同的制备条件对氧化铝微观形貌的影响,在理论研究和材料应用中具有重要的意义。本文通过溶胶-凝胶法和水热法合成氧化铝前驱体,后经高温固相烧结制备出氧化铝粉末,重点探究Si元素含量、烧结温度和水热处理对氧化铝粉末微观组织结构的影响,为利用其独特形貌特征构建新材料提供一定的理论基础和实验支持。同时,利用分形理论构建了氧化铝粉末的热导率分形模型,对其热导率进行预测。实验中,以仲丁醇铝为原材料,通过溶胶-凝胶法得到铝溶胶。然后,采用两种铝基前驱体,即铝溶胶和经水热处理的铝溶胶(也就是纳米棒状勃姆石),分别与Al F3和硅溶胶混合,经高温固相烧结后制备出氧化铝粉末。探讨了水热处理条件、硅元素含量和烧结温度对氧化铝粉末微观形貌的影响。采用水热法制备勃姆石,探究前驱体水热处理对氧化铝生长的影响。研究结果表明,随Si含量的增加,氧化铝从六边形片状刚玉逐渐转为晶须状莫来石。少量Si的加入抑制片状氧化铝晶体的生长。Si的加入量增多时,莫来石晶须的长径比增加。当晶体中出现α-Al2O3后,烧结温度对片状晶体形貌和尺寸的影响不大。莫来石晶须的长径比随烧结温度的升高而增大。前驱体水热处理制备得到的氧化铝在形貌和物相上与铝溶胶制备的氧化铝相比略有差异。基于氧化铝粉末的微观扫描照片,采用分形理论,利用数值仿真软件计算了氧化铝粉末样品的分形维数,同时,构建了氧化铝粉末样品的二维热导率分形模型,预测了氧化铝的热导率和孔隙率。结果表明,氧化铝具有分形特征,氧化铝的热导率随孔隙率的增加呈下降趋势。耗散分子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)模拟结果表明,在剪切作用下,溶质各组分均匀分散在溶剂中,不会出现团聚现象。