工業(yè)和信息化部在《原子級(jí)制造揭榜掛帥任務(wù)榜單》將“粉體原子級(jí)包覆技術(shù)與裝備”列為重點(diǎn)攻關(guān)方向，明確提出“到 2026 年實(shí)現(xiàn) < 1nm 薄膜沉積、批處理能力 >10kg/批次”的目標(biāo)，直指行業(yè)痛點(diǎn)。粉體原子層沉積（ALD）技術(shù)，憑借其原子級(jí)精度、三維均勻包覆與工藝可擴(kuò)展性，成為破局關(guān)鍵。

PART.ONE  原子制造的變革：粉末原子層沉積(PALD)技術(shù)
當(dāng)“原子制造”一詞被提起，仍會(huì)將其與半導(dǎo)體平面工藝緊密關(guān)聯(lián)——那些在硅片上精準(zhǔn)堆疊的納米薄膜、為芯片性能賦能的原子級(jí)溝槽結(jié)構(gòu)，似乎定義了原子制造的邊界。然而，在材料科學(xué)的多維世界中，一場(chǎng)更廣闊的革命正在發(fā)生：粉體原子層沉積技術(shù)（PALD），以顛覆性的方式將原子級(jí)精度從平面拓展至三維粉體，為能源、化工、醫(yī)藥乃至航空航天領(lǐng)域開辟全新可能。
 

在原子級(jí)制造的浪潮中，粉體表面原子層沉積技術(shù)（PALD）因其精準(zhǔn)的納米級(jí)涂層控制能力，成為能源、化工、電子及先進(jìn)材料領(lǐng)域的核心技術(shù)。然而，如何實(shí)現(xiàn)批量化、高一致性的粉體原子級(jí)包覆，一直是行業(yè)亟待突破的難題。在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，新能源、高端制造與綠色化工領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿臉O限要求日益迫切——鋰電材料需要更穩(wěn)定的界面以延長(zhǎng)壽命，催化劑追求更高的活性與抗燒結(jié)性，含能材料亟需致密鈍化層以保障安全……傳統(tǒng)包覆技術(shù)因均勻性差、厚度不可控等問(wèn)題，已難以滿足這些需求。
 

左：理想的超薄致密涂層（ALD 實(shí)現(xiàn)）；
中：非致密厚涂層；右：島狀不均勻包覆

Forge Nano 憑借全球領(lǐng)先的粉體 ALD 技術(shù)，以創(chuàng)新技術(shù)直擊痛點(diǎn)，為原子制造專項(xiàng)任務(wù)提供標(biāo)桿級(jí)解決方案。

✦ 粉體 ALD 的創(chuàng)新核心，正是突破這一局限：

• 三維包裹，無(wú)死角均勻性：通過(guò)流化床、振動(dòng)床等技術(shù)，使粉末顆粒在反應(yīng)器中充分分散，前驅(qū)體分子可滲透至顆粒間隙甚至多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn) 360° 原子級(jí)包覆，徹底解決傳統(tǒng)包覆技術(shù)的“陰影效應(yīng)”。

• 自限制反應(yīng)，厚度精準(zhǔn)可控：與平面 ALD 相同，粉體 ALD 通過(guò)自限制性半反應(yīng)逐層生長(zhǎng)，即使面對(duì)納米級(jí)凹凸表面，也能確保每層沉積厚度精確至亞納米級(jí)（<1nm），避免液相包覆的“島狀生長(zhǎng)”或氣相沉積的“過(guò)厚堆積”。

• 材料普適性，賦能全域場(chǎng)景：從鋰電正極材料、金屬催化劑到藥物顆粒，粉體 ALD 可兼容氧化物、氮化物、有機(jī)物等多種涂層，且工藝溫度范圍廣（常溫至 400℃），滿足熱敏感與高溫材料的雙重需求。

• 大批量包覆，讓工藝放大成為可能：真正困擾工業(yè)界的是如何將實(shí)驗(yàn)室量級(jí)擴(kuò)展到工業(yè)應(yīng)用，這需要從前端開發(fā)時(shí)就有匹配量級(jí)的設(shè)備及配方工藝。而粉體 ALD 設(shè)備有效解決了常規(guī)平面 ALD設(shè)備無(wú)法解決的放大問(wèn)題。

使用 Forge Nano 粉體 ALD 技術(shù)在多種顆粒表面進(jìn)行原子制造，包括進(jìn)行功能性無(wú)機(jī)/有機(jī)涂層，界面改性，團(tuán)簇負(fù)載等。

往期精選：一文了解粉末原子層沉積（PALD）技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法

PART.TWO  從毫克到千噸：原子制造規(guī)�；�

Prometheus XL 系統(tǒng)：專為粉體原子制造而生
作為 Forge Nano 旗艦產(chǎn)品，Prometheus XL 系統(tǒng)專為大規(guī)模粉末 ALD 研發(fā)與中試設(shè)計(jì)，完美契合《原子級(jí)制造揭榜掛帥任務(wù)榜單》中“粉體原子級(jí)包覆技術(shù)與裝備”專項(xiàng)的核心需求。
 

• 批量化處理能力：單次處理量達(dá) 1-20L（依粉末密度可達(dá) 10kg 以上），滿足“批處理能力>10kg/批次”的專項(xiàng)目標(biāo)，助力客戶快速實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化的工藝放大。

• 原子級(jí)精度控制：通過(guò)自限制性半反應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn) <1nm 的薄膜厚度控制，確保涂層均勻無(wú)針孔，顯著提升粉體性能（如催化活性、電池安全性）。

• 在線質(zhì)譜監(jiān)測(cè)：集成殘余氣體分析儀（RGA），實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)進(jìn)程，精準(zhǔn)評(píng)估涂層質(zhì)量，保障批次一致性 >95%。

• 惰性環(huán)境兼容：支持氣動(dòng)/真空惰性裝卸，確保空氣敏感材料（如金屬粉、含能材料）的安全處理，滿足“粉體表面致密鈍化”的嚴(yán)苛要求。

• 靈活升級(jí)擴(kuò)展：可擴(kuò)展至 8 種前驅(qū)體通道，支持高壓還原、正壓 ALD 等工藝升級(jí)，適應(yīng)多場(chǎng)景研發(fā)需求。

01.技術(shù)優(yōu)勢(shì)：定義行業(yè)標(biāo)桿

• 大批量公斤級(jí)流化床 ALD 系統(tǒng)：全球首創(chuàng)大容量流化床反應(yīng)器，結(jié)合振動(dòng)與高剪切射流技術(shù)，徹底解決粉末團(tuán)聚難題，實(shí)現(xiàn)超均勻包覆。

• 400℃ 高溫工藝：行業(yè)最高工藝溫度，覆蓋從鋰電材料到高溫催化劑的全場(chǎng)景需求。

• 自動(dòng)化與智能化：HMI人機(jī)界面支持配方化操作與遠(yuǎn)程監(jiān)控，降低人工依賴，提升工藝復(fù)現(xiàn)性。

• 綠色制造：內(nèi)置活性氧化鋁尾氣過(guò)濾系統(tǒng)，減少前驅(qū)體逸散，符合嚴(yán)苛環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

02.賦能原子制造，引領(lǐng)行業(yè)應(yīng)用
Prometheus XL系統(tǒng)已成功應(yīng)用于多個(gè)前沿領(lǐng)域，成為原子級(jí)制造技術(shù)落地的核心裝備：

• 新能源材料：為鋰電正極材料包覆納米氧化鋁涂層，提升循環(huán)壽命與熱穩(wěn)定性，已用于 6K Energy 千噸級(jí) NCM 811 產(chǎn)品線以及 Forge Battery 的美國(guó)本土電池 1GWh 項(xiàng)目中。

• 高效催化：與美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作，開發(fā)Pd/Al₂O₃ 催化劑，高溫下抗燒結(jié)性能提升300%，推動(dòng)芳烴氫化工藝革新。

• 粉末冶金/磁性粉：通過(guò)包覆改善金屬粉體流動(dòng)性，推動(dòng) 3D 打印技術(shù)突破。通過(guò)絕緣層包覆，改善磁性材料絕緣性和耐高壓性能。