远红外陶瓷材料功能与应用

功能与应用

远红外陶瓷以能够辐射出比正常物体更多的远红外线（红外辐射率更高）为主要特征功能。利用这一特殊性能，远红外陶瓷的应用主要分为2个方面：高温区的应用和常温区的应用。在高温区主要应用于锅炉的加热，烤漆，木材、食品的加热和干燥等；在常温区主要应用于制造各种远红外保暖材料，如远红外陶瓷粉、远红外陶瓷纤维、远红外陶瓷聚酯，以及远红外功能陶瓷等。如目前一些远红外陶瓷材料已经开始应用于运动训练康复、燃油炉灶节能、室内空气净化以及人体保健方面。利用远红外陶瓷材料对燃油进行红外辐射，可以使燃油的粘度和表面张力降低，利于雾化和充分燃烧。远红外陶瓷涂料（含纳米氧化钛涂料）具有催化氧化功能，在太阳光（尤其是紫外线）照射下，生成OH-，能有效除去室内的苯、甲醛、硫化物、氨和臭味物质，并具有杀菌功能。各类远红外陶瓷涂料在居室、公共建筑物、交通工具上推广应用，将会改善人们的生活环境。

传统制备工艺

远红外陶瓷材料可以分为红外激光材料、红外透射材料和红外辐射材料。其核心技术是原料的选择、配方的比例以及陶瓷的烧结。

传统的远红外陶瓷材料制作工艺是利用具有远红外辐射性能的无机非金属微粉（又称：远红外辐射陶瓷粉）不同的红外光谱特性，经过一定的工艺成型、烧结而成。

传统的远红外陶瓷粉的制备方法有液相沉淀法和固相合成法2种，其基本工艺如下：液相沉淀法制备工艺：配料→溶解→加表面活性剂→沉淀→过滤水洗→脱水处理→干燥→气流粉碎→性能检测→备用。固相合成法工艺：配料称量→球磨混合→高温合成→磨细→过筛→性能检测→备用。烧结主要采用常规烧结或热压烧结。

例如：以石英、长石、硬质高岭土为主要原料，其制备工艺包括：将原料分别粉碎过筛，将灰色千枚岩、黑电气石、石英等与粘合剂混合、造粒、烘干，烧制成陶粒；稀土等如上步骤烧制成陶粒；将石英、长石、滑石分别煅烧制成熟料；将陶粒粉与熟料等经混合等工艺，烧制成远红外陶瓷。

制备工艺新进展

随着对远红外陶瓷材料研究的进一步深入，有许多更新的制备方法不断出现。如：共沉淀法、水解沉淀法、水热法、溶胶- 凝胶法、微乳液法(反胶束法)等。一些研究者甚至探索出了更新的制备远红外陶瓷超细粉的思路，如高温喷雾热解法、喷雾感应耦合离子法等。这些方法的生产工艺与传统的化学制粉工艺截然不同，是将分解、合成、干燥甚至煅烧过程合并在一起的高效方法，但这些方法尚不成熟，需要进一步的研究和探索。

目前，先进的陶瓷烧结工艺有：气氛加压烧结、热等静压烧结、微波烧结、等离子体烧结、陶瓷自蔓延烧结等。另外，大量先进设备(如XRD 衍射仪、红外光谱吸收仪、热分析仪、扫描电子显微镜等) 的应用，使科技工作者对陶瓷的微观结构有了更深刻的了解，促进了远红外陶瓷制品综合性能的提高。

浅析光辐射材料在治理大气污染中的作用

[摘要]介绍了远红外光辐射陶瓷材料及用其制成的各种涂料特性及应用，探讨了其节约能源、降低大气污染的机理，指出远红外光辐射陶瓷材料是人类治理大气环境污染的新途径。

[关键词]光辐射材料;远红外陶瓷;大气污染;燃料;涂料

自然界有无数的远红外辐射源:太阳、星星、城市、乡村、矿山、河川、湖泊、海洋、洞穴、高山、树木、大气、云雾、建筑物、各种金属及人体，还有人造光辐射陶瓷材料，它们都能发射出远红外电磁波射线。

远红外陶瓷材料就是一种人造的光辐射源，它能依据人们所需要的波长而辐射特定波段的光，而且它们的穿透力强，穿透大气时损耗很少。在保健医疗各个方面已开发了多种产品，制成的各种远红外保健衣、救心卡、敷贴布等等商品，用于促进人体血液循环，调理身体健康，治疗多种慢性疾病，已得到多方的验证与市场化的推广。它所发出的电磁波，亦称之为“生命波”，日本人亦有称之为“育成光线”。这种电磁波仅包含远红外线电磁波中的一小段，相当于人体温度对应发射的那段波长，近几年来远红外陶瓷材料的应用，已延伸到环境保护的多方面。

1 远红外陶瓷材料用于节能、减轻大气污染的机理

自然界有无数的远红外辐射源，有效地利用它们发射出的远红外电磁波射线，激活燃料，使其分散、雾化而提供最佳的燃烧气氛，以实现燃料的充分燃烧，节约燃料，降低污染物向环境的排放，直接关系到是否节能与减轻环境污染的重要问题。

红外线电磁波射线都是由物质内部的运动变化，如分子、离子和原子等的转动、振动、电子跃迁等的辐射而产生。绝对温度高于 0k ( -273.15 )的物体都能产生红外辐射。基于物质内部结构中存在非对称性的电荷，其电荷电中心不重合所形成偶极距分子中的原子，受到环境中能量的激发而伸缩振动或转动，成为远红外辐射的电磁波。对陶瓷材料而言，其中组成分子结构中的多原子分子在振动时，改变分子的对称性而使偶极距发生变化的那种振动方式，就会吸收红外线，在红外光谱中产生吸收带，这种振动方式被称为是“红外活性”。但振动过程中偶极距不改变，即偶极距经常为零的振动方式被称为是“非红外活性”，虽然分子可按这种方式振动，但由于它周围的电磁场不产生任何干扰或影响，结果就不产生红外发射和吸收。振动过程中产生的偶极距变化越大，或组成分子的原子电负性相差越大，振动过程中的偶极距变化也就越大，红外吸收带就越强，发射的电磁波就越强。

远红外陶瓷材料产生的电磁波对燃料辐射的强弱，与材料辐射的波段、强度(照射深度)、能量转化效率和温度有关，当其发射的辐射波长范围与被辐射体吸收波长完全匹配而产生共振并在振幅增加时，才能使燃油吸收的辐射能达到最大的利用效果。

燃油是包括一系列的碳氢化合物液态燃料(燃煤也是可转化为气态的碳氢化合物，在燃烧炉中才进行燃烧反应)，在燃油中的分子具有碳链结构，各分子之间是处于团聚和一种相互“缠绕”的状态，因而通常表现为具有一定的粘度，影响它在燃烧时雾化和蒸发。燃油选用那个波段的波长，应以其吸收特性在标准光谱图上吸收的区间为准(在特定工作温度下)。但当它们的分子吸收带与远红外陶瓷材料所发射的辐射波段相匹配，产生共振，随即燃油分子吸收了红外辐射能，分子的活化能降低，运动加剧，分子链很快地“伸展”开来，分子结构发生变化，使碳链断裂，由大分子变成小分子，分子间凝聚力减小，宏