近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型生物陶瓷是氧化鋁單晶。氧化鋁單晶也稱(chēng)寶石。用作生物陶瓷的氧化鋁單晶是無(wú)色透明的（稱(chēng)為白寶石）。添加劑不同則有不同的顏色，如紅寶石、藍(lán)寶石等。
氧化鋁單晶的許多性能，如機(jī)械強(qiáng)度、硬度、耐酸堿性等都優(yōu)于氧化鋁多晶陶瓷。而且，其生物相容性及在體內(nèi)的安定性、耐磨損性也優(yōu)于多晶陶瓷。最顯著的差別還是體現(xiàn)在機(jī)械強(qiáng)度上。因此，氧化鋁單晶在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。尤其是使用在要求高強(qiáng)度、耐磨損、耐腐蝕的部位。
氧化鋁單晶化學(xué)成分與多晶相同，晶型為α-Al2O3(即剛玉型）。因此氧化鋁單晶與多晶在性能上的差異主要可從結(jié)構(gòu)差異上得到解釋?zhuān)囱趸X單晶的結(jié)構(gòu)完整，缺陷很少，無(wú)脆弱的晶界相。因而在應(yīng)力作用下不易出現(xiàn)微裂紋和裂紋擴(kuò)展，因而強(qiáng)度高。結(jié)構(gòu)的完整性還體現(xiàn)在耐酸堿性和生物安定性（或生物相容性）上。
自然界中存在的單晶很少，目前應(yīng)用的氧化鋁單晶均以人工方法制備。
氧化鋁單晶的生產(chǎn)方法比較多，有提拉法、導(dǎo)模法、氣相化學(xué)沉積法、焰熔法等。
（1)提拉法
提拉法又叫克拉斯克法或引上法。即把原料（氧化鋁與添加劑）裝入坩堝內(nèi)，將坩堝置于單晶爐內(nèi)（高頻感應(yīng)爐），加熱使原料完全熔化，把裝在籽晶桿上的籽晶浸漬到熔體中與液面接觸，精密地調(diào)整溫度，緩慢地（以1. 0~4mm/min的速度）向上提拉晶桿，并以一定的速度旋轉(zhuǎn)（坩堝的轉(zhuǎn)速為10r/min,籽晶桿的轉(zhuǎn)速為25r/min,但它們的方向相反）使結(jié)晶過(guò)程在固液界面上連續(xù)地進(jìn)行，直到晶體生長(zhǎng)達(dá)到原定長(zhǎng)度時(shí)為止。
（2)導(dǎo)模法
簡(jiǎn)稱(chēng)EFG法。在擬定生長(zhǎng)的單晶物質(zhì)熔體中，放頂面與所擬生長(zhǎng)的晶體截面形狀相同的空心模子（導(dǎo)模），模子用材料應(yīng)能使熔體充分潤(rùn)濕而又不發(fā)生反應(yīng)。由于毛細(xì)管的現(xiàn)象，熔體上升到模子的頂端面形成一層薄的熔體面，將晶種浸漬到其中，便可提拉出截面與模子頂端截面形狀相同的單晶體。
（3)氣相化學(xué)沉積法
此法也稱(chēng)CVD法。將金屬的氫氧化物、鹵化物或金屬有機(jī)物蒸發(fā)成氣相，或用適當(dāng)?shù)臍怏w做載體，輸送到使其凝聚的較低溫度帶內(nèi)，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，在一定的襯底上沉積形成薄膜單晶體。
（4）焰熔法
焰熔法也叫維爾納葉法。此法生長(zhǎng)單晶的設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，無(wú)需昂貴的銥金坩堝作容器，故仍是常用的一種方法。
本法制備氧化鋁單晶用的初始原料與高純氧化鋁陶瓷的原料相同，為硫酸鋁銨,但必須是由工業(yè)合成的硫酸鋁銨經(jīng)多次重結(jié)晶提純后所得原料。
硫酸鋁銨被加熱至200~900℃之間，首先脫水變成無(wú)水明礬，再逐漸變成硫酸鋁，而后脫硫成無(wú)定形化合物，最后形成造寶石原料γ-Al2O3,如果溫度再升高則變成α-Al2O3。所以由硫酸鋁氨分解獲得γ-Al2O3時(shí)，要求盛料的坩堝內(nèi)部溫度很均勻，如果溫度不均 勻，部分偏高或偏低，則會(huì)使分解后的γ-Al2O3的晶粒度不一致。甚至有部分轉(zhuǎn)變成α-Al2O3或含少量無(wú)定形或脫硫未凈的料，這對(duì)單晶生長(zhǎng)是不利的。
焰熔生長(zhǎng)爐主要包括：火焰的燃燒裝置，結(jié)晶爐?；鹧媸侨廴诜哿虾驮斐蛇m當(dāng)?shù)臏囟葓?chǎng)的熱源，最常用的是氯氧火焰。將原料裝在料斗內(nèi)，下降通過(guò)倒裝的氫氧焰噴嘴，將其熔化后沉積在保溫爐內(nèi)的耐火材料托柱上，形成一層熔化層，邊下降托住邊進(jìn)行結(jié)晶。晶體生長(zhǎng)面與火焰噴槍口的距離是需要嚴(yán)格控制的參數(shù)，一般為15cm。用這種方法制備的晶體生長(zhǎng)速度快，工藝簡(jiǎn)單，但晶體的缺陷較多。