工业和信息化部在《原子级制造揭榜挂帅任务榜单》将“粉体原子级包覆技术与装备”列为重点攻关方向，明确提出“到 2026 年实现 < 1nm 薄膜沉积、批处理能力 >10kg/批次”的目标，直指行业痛点。粉体原子层沉积（ALD）技术，凭借其原子级精度、三维均匀包覆与工艺可扩展性，成为破局关键。

PART.ONE  原子制造的变革：粉末原子层沉积(PALD)技术

当“原子制造”一词被提起，仍会将其与半导体平面工艺紧密关联——那些在硅片上精准堆叠的纳米薄膜、为芯片性能赋能的原子级沟槽结构，似乎定义了原子制造的边界。然而，在材料科学的多维世界中，一场更广阔的革命正在发生：粉体原子层沉积技术（PALD），以颠覆性的方式将原子级精度从平面拓展至三维粉体，为能源、化工、医药乃至航空航天领域开辟全新可能。

在原子级制造的浪潮中，粉体表面原子层沉积技术（PALD）因其精准的纳米级涂层控制能力，成为能源、化工、电子及先进材料领域的核心技术。然而，如何实现批量化、高一致性的粉体原子级包覆，一直是行业亟待突破的难题。在“双碳”目标驱动下，新能源、高端制造与绿色化工领域对材料性能的极限要求日益迫切——锂电材料需要更稳定的界面以延长寿命，催化剂追求更高的活性与抗烧结性，含能材料亟需致密钝化层以保障安全……传统包覆技术因均匀性差、厚度不可控等问题，已难以满足这些需求。

左：理想的超薄致密涂层（ALD 实现）；

中：非致密厚涂层；右：岛状不均匀包覆

Forge Nano 凭借全球领先的粉体 ALD 技术，以创新技术直击痛点，为原子制造专项任务提供标杆级解决方案。

✦ 粉体 ALD 的创新核心，正是突破这一局限：

• 三维包裹，无死角均匀性：通过流化床、振动床等技术，使粉末颗粒在反应器中充分分散，前驱体分子可渗透至颗粒间隙甚至多孔结构内部，实现 360° 原子级包覆，彻底解决传统包覆技术的“阴影效应”。

   

• 自限制反应，厚度精准可控：与平面 ALD 相同，粉体 ALD 通过自限制性半反应逐层生长，即使面对纳米级凹凸表面，也能确保每层沉积厚度精确至亚纳米级（<1nm），避免液相包覆的“岛状生长”或气相沉积的“过厚堆积”。

   

• 材料普适性，赋能全域场景：从锂电正极材料、金属催化剂到药物颗粒，粉体 ALD 可兼容氧化物、氮化物、有机物等多种涂层，且工艺温度范围广（常温至 400℃），满足热敏感与高温材料的双重需求。

   

• 大批量包覆，让工艺放大成为可能：真正困扰工业界的是如何将实验室量级扩展到工业应用，这需要从前端开发时就有匹配量级的设备及配方工艺。而粉体 ALD 设备有效解决了常规平面 ALD设备无法解决的放大问题。

使用 Forge Nano 粉体 ALD 技术在多种颗粒表面进行原子制造，包括进行功能性无机/有机涂层，界面改性，团簇负载等。

往期精选：一文了解粉末原子层沉积（PALD）技术及其实现方法

PART.TWO  从毫克到千吨：原子制造规模化

Prometheus XL 系统：专为粉体原子制造而生

作为 Forge Nano 旗舰产品，Prometheus XL 系统专为大规模粉末 ALD 研发与中试设计，完美契合《原子级制造揭榜挂帅任务榜单》中“粉体原子级包覆技术与装备”专项的核心需求。

• 批量化处理能力：单次处理量达 1-20L（依粉末密度可达 10kg 以上），满足“批处理能力>10kg/批次”的专项目标，助力客户快速实现从实验室到工业化的工艺放大。

• 原子级精度控制：通过自限制性半反应机制，实现 <1nm 的薄膜厚度控制，确保涂层均匀无针孔，显著提升粉体性能（如催化活性、电池安全性）。

• 在线质谱监测：集成残余气体分析仪（RGA），实时监控反应进程，精准评估涂层质量，保障批次一致性 >95%。

• 惰性环境兼容：支持气动/真空惰性装卸，确保空气敏感材料（如金属粉、含能材料）的安全处理，满足“粉体表面致密钝化”的严苛要求。

• 灵活升级扩展：可扩展至 8 种前驱体通道，支持高压还原、正压 ALD 等工艺升级，适应多场景研发需求。

01.技术优势：定义行业标杆

• 大批量公斤级流化床 ALD 系统：全球首创大容量流化床反应器，结合振动与高剪切射流技术，彻底解决粉末团聚难题，实现超均匀包覆。

• 400℃ 高温工艺：行业最高工艺温度，覆盖从锂电材料到高温催化剂的全场景需求。

• 自动化与智能化：HMI人机界面支持配方化操作与远程监控，降低人工依赖，提升工艺复现性。

• 绿色制造：内置活性氧化铝尾气过滤系统，减少前驱体逸散，符合严苛环保标准。

02.赋能原子制造，引领行业应用

Prometheus XL系统已成功应用于多个前沿领域，成为原子级制造技术落地的核心装备：

• 新能源材料：为锂电正极材料包覆纳米氧化铝涂层，提升循环寿命与热稳定性，已用于 6K Energy 千吨级 NCM 811 产品线以及 Forge Battery 的美国本土电池 1GWh 项目中。

• 高效催化：与美国国家实验室合作，开发Pd/Al₂O₃ 催化剂，高温下抗烧结性能提升300%，推动芳烃氢化工艺革新。

• 粉末冶金/磁性粉：通过包覆改善金属粉体流动性，推动 3D 打印技术突破。通过绝缘层包覆，改善磁性材料绝缘性和耐高压性能。