材料的學(xué)術(shù)論文范文(2)
材料的學(xué)術(shù)論文范文篇二
負(fù)離子材料在陶瓷中應(yīng)用現(xiàn)狀及前景分析
隨著陶瓷功能技術(shù)的發(fā)展，一種新的負(fù)離子功能陶瓷材料逐漸被人們所認(rèn)識，并以此材料制備出各種環(huán)保健康的陶瓷新產(chǎn)品，以下是小編搜集整理的一篇探究負(fù)離子材料在陶瓷中應(yīng)用現(xiàn)狀的論文范文，供大家閱讀參考。
摘要：本文主要概述了我國現(xiàn)階段負(fù)離子材料在陶瓷中的應(yīng)用狀況、作用機(jī)理和發(fā)展前景，同時簡單介紹了負(fù)離子在其他行業(yè)中的應(yīng)用情況，從技術(shù)、生產(chǎn)、產(chǎn)品、銷售等方面對負(fù)離子陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展前景進(jìn)行了分析，提出了要解決的技術(shù)、生產(chǎn)、銷售主要問題，并預(yù)測負(fù)離子陶瓷市場發(fā)展?jié)摿α己谩?/p>
關(guān)鍵詞：負(fù)離子材料;陶瓷;應(yīng)用現(xiàn)狀;前景分析
1引言
空氣負(fù)離子的保健作用已被眾多研究者所驗證，被人們稱之為“長壽素”或“空氣維生素”[1]。由于使空氣電離可產(chǎn)生負(fù)離子，目前國內(nèi)外研究的負(fù)離子纖維或紡織品都借助于某種含有微量放射性的稀土類礦石或天然礦物質(zhì)，采用不同技術(shù)添加到紡織材料中，使之具有發(fā)生負(fù)離子的功效。在空氣中，水負(fù)離子的結(jié)構(gòu)如圖1所示。這種含天然釷、鈾的放射性稀土類礦石所釋放的微弱放射線不斷將空氣中的微粒離子化，產(chǎn)生負(fù)離子?？紤]到安全性，研究者更看好電氣石、蛋白石、奇才石等自身具有電磁場的天然礦石。這些礦石是以含硼為特征的鋁、鈉、鐵、鎂、鋰的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽物質(zhì)，具有熱電性和壓電性。當(dāng)溫度和壓力有微小變化時，即可引起礦石晶體之間電勢差(電壓)，這個能量可促使周圍空氣中的水分子發(fā)生電離，脫離出的電子附著于鄰近的水和氧分子，使它轉(zhuǎn)化為空氣負(fù)離子。國內(nèi)給電氣石冠以“奇冰石”的商品名，而國外稱電氣石為托瑪琳。還有其它一些物質(zhì)，如蛋白石、珊瑚化石、海底沉積物、海藻炭等，這些物質(zhì)都具有永久的自發(fā)電極，在受到外界微小變化時，能使周圍空氣電離，是一種天然的負(fù)離子發(fā)生器[2]。其中，表1為可以釋放出負(fù)離子的功能材料，表2為國內(nèi)部分負(fù)離子材料供應(yīng)商。
2負(fù)離子材料的作用及機(jī)理
隨著陶瓷功能技術(shù)的發(fā)展，一種新的負(fù)離子功能陶瓷材料逐漸被人們所認(rèn)識，并以此材料制備出各種環(huán)保健康的陶瓷新產(chǎn)品。負(fù)離子功能陶瓷材料的顯著特征是永久釋放出負(fù)離子，有電子極化性能，極化能量主要來自于溫度的變化。在光源條件下產(chǎn)生的負(fù)離子，可吸附水中的金屬離子，調(diào)節(jié)水的pH值，有活化水分子的作用。因此，負(fù)離子陶瓷材料的開發(fā)應(yīng)用，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障人體健康具有重要的意義。
在自然界中，以下幾種情況可產(chǎn)生負(fù)離子：大氣受紫外線、宇宙射線、放射物質(zhì)、雷雨、風(fēng)暴、土壤和空氣放射線等因素的影響而發(fā)生電離而被釋放出的電子經(jīng)過地球吸收后再釋放出來，很快又和空氣中的中性分子結(jié)合而成為負(fù)離子;瀑布沖擊、細(xì)浪推卷、暴雨傾瀉等自然過程中，水在重力作用下，高速流動，水分子裂解而產(chǎn)生負(fù)離子;森林的樹木、葉枝尖端放電及綠色植物光合作用形成的光電效應(yīng)，使空氣電離而產(chǎn)生負(fù)離子;部分地殼巖石能夠釋放出一定的負(fù)離子[3-4]。
在適當(dāng)?shù)臈l件下，產(chǎn)生熱電效應(yīng)和壓電效應(yīng)，熱電效應(yīng)是指某種晶體在溫度發(fā)生變化時，一部分帶正電，一部分帶負(fù)電的現(xiàn)象。而壓電效應(yīng)是指某種晶體在壓力作用下產(chǎn)生極性而在兩端表面間出現(xiàn)電勢差的特性。由于這兩種效應(yīng)的作用，當(dāng)溫度和壓力發(fā)生變化時，負(fù)離子陶瓷材料能在其周圍形成極高的電壓，這個電壓和能量足以使空氣發(fā)生電離，生成的電子附著于鄰近的分子并使之轉(zhuǎn)化為空氣負(fù)離子?？諝庳?fù)離子能還原來自大氣的污染物質(zhì)、氮氧化物、香煙等產(chǎn)生的活性氧(氧自由基)、減少過多活性氧對人體的危害;中和帶正電的空氣飄塵無電荷后沉降，使空氣得到凈化。負(fù)離子不僅能促進(jìn)人體合成和儲存維生素，而且還能強(qiáng)化和激活人體的生理活動，因此它又被稱為“空氣維生素”，認(rèn)為它像食物的維生素一樣，對人體及其他生物的生命活動有著十分重要的影響。如雷雨過后，空氣的負(fù)離子增多，人們感到心情舒暢。而在空調(diào)房間，因空氣中負(fù)離子經(jīng)過一系列空調(diào)凈化處理和漫長通風(fēng)管道后幾乎全部消失，人們在其中長期停留會感到胸悶、頭暈、乏力、工作效率和健康狀況下降，被稱之為“空調(diào)綜合癥”[5]。
在醫(yī)學(xué)界，負(fù)離子被確認(rèn)是具有殺滅病菌及凈化空氣的作用。其機(jī)理主要在于負(fù)離子與細(xì)菌結(jié)合后，使細(xì)菌產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的改變或能量的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，最終沉降于地面。醫(yī)學(xué)研究表明：空氣中帶負(fù)電的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧輸送、吸收和利用，具有促進(jìn)人體新陳代謝，提高人體免疫能力，增強(qiáng)人體機(jī)能，調(diào)節(jié)機(jī)體功能平衡的作用。據(jù)考證，負(fù)離子對人體的7個系統(tǒng)，近30多種疾病具有抑制、緩解和輔助治療作用，尤其對人體的保健作用更為明顯。其主要的作用表現(xiàn)在以下幾個方面。
(1)對神經(jīng)系統(tǒng)的影響
可使大腦皮層功能及腦力活動加強(qiáng)，精神振奮，工作效益提高，能使睡眠質(zhì)量得到改善。負(fù)離子還可使腦組織的氧化過程力度加強(qiáng)，使腦組織獲得更多的氧。
(2)對心血管系統(tǒng)的影響
負(fù)離子有明顯擴(kuò)張血管的作用，可解除動脈血管痙攣，達(dá)到降低血壓的目的，負(fù)離子對于改善心臟功能和改善心肌營養(yǎng)也大有好處，有利于高血壓和心腦血管疾病患者的病情恢復(fù)。
(3)對血液系統(tǒng)的影響
研究證實，負(fù)離子有使血液凝聚流速變慢、延長凝血時間的作用，能使血中含氧量增加，有利于血氧輸送、吸收和利用。
(4)對呼吸系統(tǒng)的影響
由于負(fù)離子是通過呼吸道進(jìn)入人體的，它可以提高人的肺活量。有人曾經(jīng)試驗，在玻璃面罩中吸入空氣負(fù)離子30min，可使肺部吸收氧氣量增加20%，而排出二氧化碳量可增加14.5%，故負(fù)離子有改善和增加肺功能的作用。
(5)空氣負(fù)離子還有鎮(zhèn)靜、催眠的作用
如果我們每天吸入適量的負(fù)離子，持之以恒，對健康大有裨益，會使人精力旺盛，消除疲勞和倦怠，提高工作效率;改善睡眠，消除神經(jīng)衰弱;降低疾病發(fā)病率，預(yù)防感冒和呼吸道疾病，以及改善心、腦血管疾病的癥狀。在負(fù)離子作用下，可使骨骼的興奮性增加，有助于運(yùn)動員提高成績，特別是對一些需迅速反應(yīng)的項目，如短跑、游泳等[6]。負(fù)離子含量與人體健康關(guān)系如表3所示。
3負(fù)離子材料在其他行業(yè)中的應(yīng)用
負(fù)離子粉體根據(jù)用途可分為：負(fù)離子粉、超細(xì)負(fù)離子粉、納米負(fù)離子粉。負(fù)離子材料所適用的行業(yè)有環(huán)保、卷煙、涂料、紡織、化妝品、凈化水質(zhì)、凈化空氣、防電磁輻射、保健品等[7]。負(fù)離子材料在各領(lǐng)域中的應(yīng)用如圖2所示。
在建筑物裝潢粉刷內(nèi)墻方面，負(fù)離子粉體可吸附油漆、膠體、涂料所發(fā)出的異味。在涂料中加入少量的超細(xì)電氣石粉，刷在內(nèi)墻和天花板上，不但可以迅速吸除異味，還能長期吸除煙味。
負(fù)離子粉用于紡織行業(yè)，可做環(huán)保碳布，超細(xì)電氣石粉制成超細(xì)纖維，以及防磁、防潮、保暖棉被、棉墊、防電磁輻射襯衫、背心、鞋墊等。
寶石類的負(fù)離子超細(xì)粉加入化妝品或護(hù)膚霜后，顏色變白。因其中含有微量的對人體有益的硼、氟等元素，化妝品原料經(jīng)過電氣石處理后，營養(yǎng)成分的分子結(jié)合縮小，使?fàn)I養(yǎng)可以通過皮膚細(xì)胞間的縫隙，到達(dá)生成皮膚細(xì)胞的真皮，實現(xiàn)祛斑、恢復(fù)皮膚彈性等效果。應(yīng)用于乳液、洗面奶、晚霜、沐浴露、化妝水、面膜、粉餅等化妝護(hù)膚品，具有消痘、祛斑、美白等功效。電氣石超細(xì)粉受熱差后產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外，由此可刺激活化人的面部肌膚，而達(dá)到消毒殺菌，去色斑、治療青春痘、治潰瘍性皮膚炎等皮膚疾病，還可以將電氣石放入浴池中，能活化水質(zhì)，對人體的沐浴起增強(qiáng)效果[8]。
4負(fù)離子材料在陶瓷中應(yīng)用現(xiàn)狀
負(fù)離子材料同時也作為陶瓷添加劑廣泛應(yīng)用于陶瓷中，如圖3所示。
負(fù)離子陶瓷材料由于其獨(dú)特的負(fù)離子釋放功能，廣泛地應(yīng)用于健康和環(huán)保領(lǐng)域。一般主要以粉體或粒狀形式應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，也可作為功能陶瓷直接制得成形產(chǎn)品來應(yīng)用。國內(nèi)很多學(xué)者專家也相繼通過各種手段制備出許多負(fù)離子陶瓷制品，如一種產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線及負(fù)離子的陶瓷球、水凈化用負(fù)離子陶瓷材料、具有紅外及負(fù)離子功能的陶瓷膜凈水器等。
負(fù)離子陶瓷添加劑由多種天然礦物經(jīng)科學(xué)配比，再經(jīng)過溶膠離子粉碎、機(jī)械復(fù)合、電子束激活等高科技手段加工而成。陶瓷添加劑是顏色為白色的超微粉，要求D50<1μm，其特點(diǎn)如下：
(1)用量少
按陶瓷產(chǎn)品表面積計算，每平方米陶瓷產(chǎn)品表面的釉料、樹脂等材料中添加18～20g負(fù)離子陶瓷添加劑，可使陶瓷產(chǎn)品具有抗菌抑菌、發(fā)射負(fù)離子等功效。
(2)效果顯著
負(fù)離子陶瓷添加劑抗菌抑菌率>99%，靜態(tài)持續(xù)發(fā)射負(fù)離子>4000個/s・cm3(依據(jù)溫度、濕度和空氣流動性不同，負(fù)離子濃度有一定變化)。
(3)耐高溫
負(fù)離子陶瓷添加劑本身耐高溫達(dá)1300℃，對產(chǎn)品釉面燒結(jié)及表面性狀無任何影響。
負(fù)離子陶瓷添加劑以其獨(dú)有的多種健康特性成為陶瓷行業(yè)不容忽視的功能助劑，負(fù)離子功能陶瓷產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用，為陶瓷行業(yè)提供了提升產(chǎn)品檔次、擴(kuò)大市場份額、提高企業(yè)知名度的機(jī)遇，更主要的是負(fù)離子陶瓷產(chǎn)品為人們的日常生活提供了一種實際的、全新的、多方位的健康呵護(hù)。相信負(fù)離子陶瓷產(chǎn)品在我國將會得到更高更快的發(fā)展，為切實提高人們的生活品質(zhì)和生活質(zhì)量發(fā)揮其作用[9]。
4.1相關(guān)文獻(xiàn)資料
昆明學(xué)院劉玉強(qiáng)、孫紹坤[10]等人介紹了以電氣石為主要負(fù)離子材料的新型功能環(huán)境健康材料的功能特性、制備方法及應(yīng)用范圍，并就其應(yīng)用前景進(jìn)行展望。
燕山大學(xué)高分子材料工程系、亞穩(wěn)定材料制造技術(shù)與科學(xué)國家重點(diǎn)實驗室李青山[11]等人綜述了釋放負(fù)離子功能纖維織物的研究發(fā)展，闡述了負(fù)離子與人們健康、保健的關(guān)系，以及負(fù)離子產(chǎn)生的機(jī)理、釋放負(fù)離子織品的制備方法、國內(nèi)外負(fù)離子紡織品的開發(fā)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀存在的問題，指出釋放負(fù)離子制品不僅能改善空氣環(huán)境，還具有良好的醫(yī)療保健功能。
陜西科技大學(xué)黃鳳萍[12]等人通過將電氣石直接加入到陶瓷坯體中，將載銀抗菌劑和氧化鈦通過浸漬復(fù)合在坯體表面及坯體通孔表面，制成了負(fù)離子抗菌復(fù)合陶瓷產(chǎn)品，并分析了該陶瓷的配方、燒結(jié)溫度和浸泡時間對負(fù)離子釋放量和抗菌性能的影響，利用X衍射等手段對該種陶瓷制品的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和研究。
北京交通大學(xué)衛(wèi)罡、金宗哲[13]等對負(fù)離子材料產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，如對健康環(huán)境功能產(chǎn)品的評價、負(fù)離子濃度的評價、空氣凈化效果的評價、舒適性評價、健康環(huán)境功能的綜合評價、負(fù)離子行業(yè)協(xié)會與標(biāo)準(zhǔn)的作用等。
王克承[14]經(jīng)過4年多的精心研究，用超微粉碎技術(shù)與低溫?zé)Y(jié)技術(shù)將電氣石粉體應(yīng)用于水質(zhì)改良領(lǐng)域，設(shè)計了一套生態(tài)抑菌過濾池。該過濾池的核心技術(shù)在于使用了電氣石負(fù)離子陶瓷球為過濾材料。它是用一種專用的液態(tài)磨，經(jīng)過五道工序，將硬度為7.5的寶石碾成D90≤1~0.5μm的超微粉體，然后復(fù)配納米光催化劑，利用活性晶體載體燒結(jié)成陶瓷球，其燒結(jié)溫度低于600℃。
陳麗蕓[15]通過將電氣石細(xì)碎后加到鑄鐵搪瓷面釉中，并對鑄鐵搪瓷的制作工藝進(jìn)行合理設(shè)計，獲得了具有產(chǎn)生負(fù)離子功能的鑄鐵搪瓷。經(jīng)ITC―201ASmartIonsMo-
nitor負(fù)離子檢測儀檢測，其發(fā)射負(fù)離子最高可達(dá)28090個/cm3，1min平均值為1160個/cm3。該鑄鐵陶瓷釉面中所加的電氣石，經(jīng)過涂搪燒成后，其晶體結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生相變，仍為六方柱狀晶體。從而得出加電氣石超細(xì)粉體是使該鑄鐵搪瓷獲得負(fù)離子功能的主要原因。另外，搪瓷釉面中加入少量電氣石粉體后，其白度和光澤度發(fā)生變化。當(dāng)電氣石含量不大于10%時，所制備的含電氣石搪瓷樣品的白度和光澤度基本符合鑄鐵搪瓷釉的要求。
鄭柳萍[16]以鋰輝石、高嶺土等為原料，添加綠柱石和錳鹽等混合添加劑，同時引入一定比例的硅酸鋯和氧化鈦作助劑，研制成BIO生態(tài)陶瓷粉料，并嘗試將其應(yīng)用于陶瓷壺的制作工藝中，研制成可在電磁爐上加熱使用的燒壺。采用靜態(tài)空氣負(fù)離子發(fā)生量進(jìn)行檢測，得到負(fù)離子增量為1406個/cm3。
趙明、夏昌奎[17]等人將自制的負(fù)離子催化劑以添加劑的形式外加入?；u坯體配方原料中，經(jīng)過球磨化漿、噴霧制粉或者將自制的負(fù)離子催化劑添加入?；u坯體的噴霧粉料中，經(jīng)過細(xì)磨成微粉，再經(jīng)過成形、干燥、燒成、切割、拋光后，采用日本SYSTEM.INC公司生產(chǎn)的負(fù)離子測試儀(型號COM3010―PRO)檢測所制備的玻化磚產(chǎn)生負(fù)離子濃度，其濃度為750~2000個/cm3。所制備的?；u具有永久產(chǎn)生負(fù)離子的功能，只需將?；u鋪設(shè)在居室內(nèi)，即可持續(xù)不斷地向周圍的環(huán)境產(chǎn)生負(fù)離子，能夠顯著改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，有益人體健康，產(chǎn)品符合GB―2001《建筑材料放射性核素限量》中A類裝飾材料要求，其產(chǎn)銷與使用范圍不受限制。
4.2專利介紹
北京雅潤科技有限公司陳榮坤、朱楓林[18]等人發(fā)明了一種水凈化用負(fù)離子陶瓷材料，該材料主要由高嶺土、電氣石、麥飯石等組成，經(jīng)過超細(xì)加工后添加一定比例的粘結(jié)劑后成形，再高溫?zé)Y(jié)制成。當(dāng)其與水接觸后利用其特有的電離水分子的特性使水能夠形成負(fù)離子水，同時調(diào)整水的pH值，增加水的溶解氧含量，增加水中重要礦物質(zhì)從而改善人體的新陳代謝和血液循環(huán)。
佛山歐神諾陶瓷有限公司鄭樹龍、唐奇、王勇[19]等人發(fā)明了一種可釋放負(fù)離子的健康陶瓷磚，該陶瓷磚的煅燒溫度為1080~1200℃，具有穩(wěn)定釋放負(fù)離子且放射性能達(dá)標(biāo)的特點(diǎn)，最終產(chǎn)品的負(fù)離子釋放能力達(dá)到健康要求，放射性等指標(biāo)也符合國家相關(guān)健康標(biāo)準(zhǔn)。
東華大學(xué)陳彥模、張瑜、朱美芳[20]等人發(fā)明了具有負(fù)離子發(fā)射功能的陶瓷材料，該類負(fù)離子發(fā)射功能陶瓷材料白度達(dá)到60度以上，產(chǎn)生的負(fù)離子為1500個/cm3以上，產(chǎn)品表面硬度在7H以下，產(chǎn)品無放射性元素，可用于制備保健紡織品。
汪滔[21]發(fā)明了能產(chǎn)生負(fù)離子遠(yuǎn)紅外抗菌陶瓷產(chǎn)品，該陶瓷產(chǎn)品的材料可制成各種所需要的陶瓷器皿或者陶粒、陶片，能產(chǎn)生負(fù)離子和遠(yuǎn)紅外，具有抗菌功能，對金色葡萄球菌、大腸桿菌、念珠菌及霉菌等有很好的抑制作用;能溶解出對人體有益的微量礦物質(zhì)，使水分子團(tuán)變小;能夠吸附重金屬;調(diào)節(jié)水的酸堿性，使之趨于弱堿性。
張拼旭[22]發(fā)明了一種能產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線及負(fù)離子的陶瓷球，該發(fā)明的陶瓷球可廣泛用于日常生活中衣物的洗滌、冰箱的除臭及空氣的凈化等，該陶瓷球在常溫下能夠釋放出遠(yuǎn)紅外線和負(fù)離子，使水、油脂、燃料等液體的分子團(tuán)變小，活化水分子的振頻，加強(qiáng)滲透力和洗滌力，提高洗滌效果。
牛崇光[23]發(fā)明了一種負(fù)離子遠(yuǎn)紅外功能陶瓷裝飾墻地磚，該類瓷磚產(chǎn)品具有永久性釋放負(fù)離子、發(fā)射遠(yuǎn)紅外、除臭、自潔、抗菌、凈化空氣的功效。同時，陶瓷釉面中含有多種對人體健康有益的礦物質(zhì)和微量元素。
深圳成為科技有限公司程鴻飛[24]等人發(fā)明了一種具有吸附性、離子交換和產(chǎn)生負(fù)離子的功能陶瓷顆粒，該陶瓷顆粒吸附性能強(qiáng)、離子交換性能好、負(fù)離子釋放數(shù)量高，具有良好的洗滌、清潔凈化能力。
廣東三水大鴻制釉有限公司林仁鈞[25]等人發(fā)明了一種可產(chǎn)生負(fù)離子的釉料，具有負(fù)離子釋放效果好、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
此外，還有部分學(xué)者通過人工合成的方式獲得負(fù)離子材料，金宗哲[26]等采用ZnO、CaCO3、Al(OH)3等物質(zhì)相混合，所合成的負(fù)離子的產(chǎn)生量約為100個/cm3，他們還研制出一種稀土激活電氣石復(fù)合粉體，用于建筑物的內(nèi)墻裝飾，所產(chǎn)生的室內(nèi)負(fù)離子濃度達(dá)到室外水平[27]。梁金生[28]等采用新的合成方法，合成了可同時具有抗菌、活化水、輻射超強(qiáng)遠(yuǎn)紅外、產(chǎn)生負(fù)離子和溶出微量元素等功能的陶瓷材料。寧坤[29]等利用浸漬CsI的方法在微孔晶體材料12CaO・7Al2O3(C12A7)表面摻雜Cs元素，不僅降低了氧負(fù)離子的發(fā)射溫度，還大幅增強(qiáng)了發(fā)射強(qiáng)度;氧負(fù)離子發(fā)射增強(qiáng)的主要原因可歸結(jié)于浸漬CsI后其表觀活化能的降低。
4.3在日用陶瓷、藝術(shù)陶瓷、建筑陶瓷中的作用
將負(fù)離子材料成功引入日用陶瓷，如茶具、餐具中，可以促使負(fù)離子材料在潮濕甚至有水的條件下溶解對人體有益的微量礦物質(zhì)，調(diào)節(jié)水的酸堿性，使得水能夠達(dá)到弱堿性，達(dá)到用水的健康標(biāo)準(zhǔn)。
在藝術(shù)陶瓷方面，特別是陶瓷佩飾中，同樣可以加入負(fù)離子材料制成具有釋放或者激發(fā)負(fù)離子功能的藝術(shù)陶瓷(陶瓷佩飾)，這些陶瓷佩飾可以隨身攜帶，對于促進(jìn)人的身體健康也有重要作用。
建筑陶瓷發(fā)展至今，人們不再一味只追求設(shè)計和色彩等方面，而是向人性化和功能化的方向發(fā)展，研究開發(fā)出具有負(fù)離子功能的建筑陶瓷磚也是陶瓷磚人性化設(shè)計和研究的一個重要方面。國內(nèi)較早從事負(fù)離子釉面內(nèi)墻磚(E>10%)和釉面地磚(6%
4.4負(fù)離子陶瓷材料在市場上的應(yīng)用情況
現(xiàn)今負(fù)離子陶瓷材料產(chǎn)品，如負(fù)離子凈化器、負(fù)離子拔火罐等已經(jīng)形成一系列保健類產(chǎn)品，在市面上大量出現(xiàn)，特別是負(fù)離子水凈化器已經(jīng)被廣泛用于日常生活用水的凈化當(dāng)中。與水接觸后，利用其特有的電離水分子的特性，使水能夠形成負(fù)離子水。同時，調(diào)整水的pH值，增加水的溶解氧含量，增加水中重要礦物質(zhì)，從而促進(jìn)改善人體的新陳代謝和血液循環(huán)，保持處于健康狀態(tài)。隨著人們生活水平的提高，生活質(zhì)量得到廣大消費(fèi)者的重視，負(fù)離子陶瓷類產(chǎn)品市場巨大，負(fù)離子材料在陶瓷墻地磚中的用量分析如表5所示。
由表5可知，當(dāng)全國陶瓷墻地磚每年有800萬m2應(yīng)用負(fù)離子材料時，年消費(fèi)負(fù)離子材料約為40~240T;當(dāng)全國陶瓷墻地磚每年有1600萬m2應(yīng)用負(fù)離子材料時，年消費(fèi)負(fù)離子材料約為80~480T;當(dāng)全國陶瓷墻地磚每年有2400萬m2應(yīng)用負(fù)離子材料時，年消費(fèi)負(fù)離子材料約為120~720T。
5負(fù)離子檢測及其評價方法
5.1國內(nèi)外主要的負(fù)離子檢測設(shè)備
國內(nèi)部分負(fù)離子檢測設(shè)備如表6所示。
通過對國內(nèi)外負(fù)離子檢測設(shè)備工作性能的分析，認(rèn)為最適合用于陶瓷類產(chǎn)品負(fù)離子檢測的設(shè)備為日本SYSTEM.INC生產(chǎn)的COM3010―PRO型空氣負(fù)離子檢測儀。
5.2國內(nèi)外負(fù)離子材料的評價方法
國內(nèi)外負(fù)離子材料的評價方法見表7。
6負(fù)離子材料的前景分析
6.1技術(shù)
根據(jù)調(diào)查，國內(nèi)有部分企業(yè)和科研單位針對負(fù)離子陶瓷磚進(jìn)行了研究和開發(fā)，并有部分產(chǎn)品問世，高吸水率內(nèi)墻磚等產(chǎn)品的燒結(jié)溫度都低于1200℃。由此可見，研究和開發(fā)出煅燒溫度在1200℃左右的瓷質(zhì)有釉磚是今后負(fù)離子陶瓷磚的發(fā)展方向之一。
此外，對負(fù)離子陶瓷產(chǎn)品的放射性的檢測及后期衰變研究必須加強(qiáng);對負(fù)離子釋放量的穩(wěn)定性要加強(qiáng)研究;空氣濕度對瓷磚表面負(fù)離子產(chǎn)生量的影響;封閉空間使用負(fù)離子對空氣凈化作用的評價方法等問題值得深入研究。
6.2產(chǎn)品
由于負(fù)離子材料高溫?zé)Y(jié)后仍然能夠激發(fā)空氣中的氧或者水形成氧負(fù)離子或水負(fù)離子，因此，可以開發(fā)出具有負(fù)離子功能的瓷質(zhì)有釉磚，這樣開發(fā)設(shè)計的瓷質(zhì)釉面磚產(chǎn)品就更具保健價值，負(fù)離子陶瓷的品種將更多樣化。
6.3生產(chǎn)
在對生產(chǎn)工藝流程沒有進(jìn)行大幅度調(diào)整的前提下，利用現(xiàn)有仿古磚(瓷質(zhì)釉面磚)生產(chǎn)工藝，通過調(diào)整釉料或者陶瓷坯體配方生產(chǎn)出最佳的產(chǎn)品，在日用陶瓷和藝術(shù)陶瓷釉面中可直接引入負(fù)離子材料。
6.4市場
負(fù)離子材料加入到釉料或者陶瓷坯體中，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的仿古磚具有負(fù)離子效果。該類負(fù)離子陶瓷磚產(chǎn)品可廣泛用于體育館、博物館、賓館、醫(yī)院、家庭等場所，特別是在衛(wèi)生間等場地有明顯效果，凈化環(huán)境、改善人類健康。因此，該類產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)具有巨大的應(yīng)用前景和市場效益，將進(jìn)一步提升傳統(tǒng)陶瓷的檔次和功能化，為經(jīng)濟(jì)、科技和社會發(fā)展服務(wù)。在我國，每年僅居室的凈化市場就超過200億元的需求。國內(nèi)室內(nèi)環(huán)境凈化治理產(chǎn)業(yè)正處于快速成長期，預(yù)測保持每年28%的復(fù)合增長率。到2010年，每年平均以13%的增長速度發(fā)展，預(yù)計5~10年后的國內(nèi)市場能達(dá)到數(shù)百億元，未來幾年國際空氣凈化行業(yè)相關(guān)市場潛力將達(dá)到千億美元。
假設(shè)2011年全國各類陶瓷磚總產(chǎn)量為80億m2，如果萬分之一是負(fù)離子陶瓷磚，則產(chǎn)量是800萬m2，如果每平方米增加銷售價10元，則增加附加值8000萬元;如果是萬分之二，則產(chǎn)量是1600萬m2，新增附加值1.6億元人民幣，可見效益十分可觀。
7結(jié)論
(1)“十二五”建筑陶瓷發(fā)展規(guī)劃中提出，建筑陶瓷產(chǎn)品在重視裝飾性的同時，開始向多功能方向發(fā)展，未來瓷磚將通過多種技術(shù)的交叉融合，以功能化創(chuàng)新，使瓷磚從簡單的表面飾面材料升級為新型多功能材料。因此，負(fù)離子陶瓷墻地磚是瓷磚行業(yè)未來產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢之一。
(2)從已有的資料分析表明，負(fù)離子材料在其他行業(yè)的應(yīng)用已取得豐碩成果，實現(xiàn)的負(fù)離子產(chǎn)品較多，且市場化較好，而陶瓷磚行業(yè)的應(yīng)用還處于初期，負(fù)離子材料的應(yīng)用量不多，負(fù)離子瓷磚等產(chǎn)品在市場上的銷量還較少，生產(chǎn)企業(yè)少，有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
(3)從陶瓷行業(yè)應(yīng)用負(fù)離子材料的現(xiàn)狀分析，未來負(fù)離子材料在陶瓷中的應(yīng)用方式呈現(xiàn)多樣化(坯料、化妝土、面釉等)，負(fù)離子材料應(yīng)用陶瓷有釉磚比無釉磚要好，負(fù)離子的品種及加入量值得深入研究，在產(chǎn)生負(fù)離子效益的方面，同時必須要嚴(yán)格控制放射性指標(biāo)的檢測，必須符合GB―2011《建筑材料放射性核素限量》A類材料的要求。
(4)初步分析預(yù)測負(fù)離子材料在有釉磚中的應(yīng)用量將會逐步增長，負(fù)離子陶瓷在人們?nèi)粘Ｉ钪械钠占奥蕦粩嗵岣?。由于?fù)離子陶瓷在銷售過程中不易被用戶接受，所以應(yīng)在終端增加檢測儀器和感性的檢測方法以利于產(chǎn)品的銷售。
(5)通過分析比較，得出COM3010―PRO型負(fù)離子檢測儀是一種最方便最快速檢測陶瓷產(chǎn)品負(fù)離子發(fā)生量的儀器，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用和終端現(xiàn)場檢測都合適。
(6)在陶瓷中使用含稀土放射性材料來激發(fā)產(chǎn)生負(fù)離子或采用電氣石、蛋白石、奇才石等自身具有電磁場的天然礦石作為負(fù)離子材料的使用原理、工藝方法和應(yīng)用效果比較，還值得深入的研究，筆者認(rèn)為采用復(fù)合負(fù)離子材料應(yīng)用于陶瓷是發(fā)展方向之一。
(7)按照陶瓷產(chǎn)品大類來劃分，預(yù)測建筑陶瓷(墻地磚)使用負(fù)離子材料的市場將增長最快，市場份額也會越來越大，這方面的技術(shù)研究將不斷深化，產(chǎn)品品種會增加，發(fā)明專利的申請量會增長。
(8)如果按全國瓷磚產(chǎn)量80億m2來推算，推廣負(fù)離子瓷磚占萬分之一，則為800萬m2，推廣萬分之二，則為1600萬m2。假設(shè)負(fù)離子瓷磚增加出廠價格10元/m2，那么，全年企業(yè)可增加附加值8000萬元和1.6億元，推廣負(fù)離子瓷磚的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。
(9)負(fù)離子材料在陶瓷中的應(yīng)用研究重點(diǎn)與方向是：放射性與負(fù)離子材料的品種及加入量的關(guān)系;負(fù)離子陶瓷產(chǎn)品在使用過程中的穩(wěn)定性與衰減規(guī)律;空氣濕度對負(fù)離子產(chǎn)生量的影響;密閉空間負(fù)離子瓷磚對空氣的凈化作用評價方法;合成新的負(fù)離子材料;尋找新的應(yīng)用方法;負(fù)離子材料與坯釉的適應(yīng)性研究，如何減少釉面針孔。
我國是世界上建筑陶瓷產(chǎn)量大國，在建筑衛(wèi)生陶瓷市場銷售中，大量充斥著中低檔產(chǎn)品，而高檔產(chǎn)品所占份額相對較小。產(chǎn)品質(zhì)量低，配套能力差，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，價格競爭愈演愈烈，特別是缺乏市場應(yīng)變能力和競爭能力，致使部分高端產(chǎn)品仍需要國外進(jìn)口。在此情況下，眾多陶企開始尋求產(chǎn)品的差異化道路，將功能開發(fā)理念注入新產(chǎn)品開發(fā)中，將傳統(tǒng)陶瓷和環(huán)境功能結(jié)合在一起開發(fā)新型綠色建筑陶瓷，既響應(yīng)“十二五”規(guī)劃建議[31]，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，保持傳統(tǒng)建筑陶瓷的優(yōu)勢地位，又拓展建筑材料的綠色環(huán)保新功能，提高產(chǎn)品附加值，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。負(fù)離子材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于其它行業(yè)，將負(fù)離子應(yīng)用于陶瓷磚才剛剛起步不久，開發(fā)具有負(fù)離子功能的陶瓷磚產(chǎn)品也極具社會價值，賦予傳統(tǒng)陶瓷磚新的保健功能，提高了產(chǎn)品的附加值，負(fù)離子材料在陶瓷中的發(fā)展前景是樂觀的。
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