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    中國陶瓷網(wǎng)訊 負(fù)離子瓷磚——目前陶瓷行業(yè)很火的一個(gè)品類，由于負(fù)離子在分解甲醛、凈化空氣等領(lǐng)域的特殊功能，近來得到了很多陶瓷企業(yè)的追捧，廣東芬芳陶瓷有限公司等一大批企業(yè)都投入了大量的人力物力在該類型產(chǎn)品的研究、生產(chǎn)和推廣上，一時(shí)間陶瓷行業(yè)大有無負(fù)離子不成品牌的風(fēng)向。由此，行業(yè)人士和消費(fèi)者都想了解或者想知道，到底是誰研發(fā)創(chuàng)造出來了負(fù)離子瓷磚？

　　芬芳陶瓷依托華南理工大學(xué)的研究平臺，科研團(tuán)隊(duì)匯集30位專家教授，作為業(yè)界少有的具有較深學(xué)術(shù)背景的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，芬芳陶瓷的同仁們，翻閱諸多資料，系統(tǒng)的追溯了能誘生空氣負(fù)離子的陶瓷的起源，也算是為負(fù)離子陶瓷的發(fā)展尋根問祖，為業(yè)界同仁們推廣負(fù)離子瓷磚提供支撐，同時(shí)也讓更多消費(fèi)者明白負(fù)離子瓷磚的發(fā)展由來和科依據(jù)。

　　能夠誘生空氣負(fù)離子的陶瓷，其誘生負(fù)離子的機(jī)制，從原理上來說途徑只有一條——那就是電離靠近他的物質(zhì)（空氣、塵埃等），能夠?qū)崿F(xiàn)電離空氣或者塵埃的辦法，通常是強(qiáng)電場電離或放射性物質(zhì)衰變釋放α粒子電離空氣等來實(shí)現(xiàn)。能夠在微觀領(lǐng)域產(chǎn)生強(qiáng)電場的材料，一般是“壓電陶瓷”材料；通常具有放射性而原子量較大的化學(xué)元素，會透過α衰變放射出α粒子，從而變成較輕的元素，直至該元素穩(wěn)定為止。由于α粒子的體積比較大，又帶兩個(gè)正電荷，有很強(qiáng)的電離本領(lǐng)，這種性質(zhì)既可利用，也有可能帶來一定破壞性，大量的吸入對人體內(nèi)組織有一定破壞作用。因此，它的能量散失得較快，穿透能力在眾多電離輻射中是最弱的，人類的皮膚或一張紙已能隔阻α粒子，α粒子釋放出的放射性同位素在人體外部不構(gòu)成危險(xiǎn)。因此，如果能夠合理的利用衰變過程中產(chǎn)生α粒子的放射性材料，利用其釋放出的α粒子的強(qiáng)電離作用，同時(shí)，做到將該放射性元素完全固封在基材內(nèi)，是完全可以被利用來制造可誘生負(fù)離子的瓷磚。

　　縱觀陶瓷研究史，能夠誘生空氣負(fù)離子的陶瓷最早被廣泛制備和應(yīng)用的就是氧化釷陶瓷，其誕生可以追溯到上世紀(jì)50年代，其主要用作熔煉鋨、純銠和精煉鐳的坩堝，也可作為加熱元件，用于探照燈光源，白熾燈紗罩，或作為核燃料，還可用作電子管陰極、電弧熔融用電極等。我國在上世紀(jì)60年代便對氧化釷陶瓷進(jìn)行過很多深入的研究和探索，取得了很多的成果。就目前的文獻(xiàn)記載中，1955年發(fā)表在《物理通報(bào)》中的《釷的放射性的簡易實(shí)驗(yàn)》一文中（圖1），最早提到了釷的放射性使空氣電離，并通過實(shí)驗(yàn)測試驗(yàn)證。這篇文章中所提到的電離空氣，就是最早的通過電離誘生空氣離子的論文記載（中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果）。

　　圖1 1955年《物理通報(bào)》論文頁面

　　在此，肯定會有很多人談放射性元素就害怕，其實(shí)放射性材料只要是明白了其應(yīng)用范圍，完全可以安全的應(yīng)用于陶瓷中。首先，我們要明白一個(gè)簡單的道理——所有的自然界物質(zhì)，基本上都存在放射性，只是劑量的問題。我們每天都要接受來自地球本體的放射性元素輻射、來自太空的宇宙射線輻射、人工電器設(shè)備的電磁輻射等，我國現(xiàn)行輻射防護(hù)的基本劑量限值規(guī)定公眾照射的年有效劑量為 1毫西弗，按照此規(guī)定量，一次X光檢查，大約相當(dāng)于1.2年的規(guī)定劑量，自然界的輻射量相當(dāng)于2.4年的規(guī)定劑量，1次胸部CT大約相當(dāng)于6.9年的規(guī)定劑量，一次全身CT大約相當(dāng)于60-70年的規(guī)定劑量，由此來看，我們在正常生活中，接受到的輻射劑量遠(yuǎn)大于規(guī)定值，因此，輻射其實(shí)也沒有想象的那么可怕??！

　　圖2 日常生活輻射劑量

　　就目前陶瓷行業(yè)生產(chǎn)負(fù)離子陶瓷的主流辦法，通過加入含有釷232的負(fù)離子粉于陶瓷表層材料中，利用釷232衰變過程中產(chǎn)生α粒子的強(qiáng)電離作用，電離空氣，產(chǎn)生大量的空氣負(fù)離子，因此，只要控制瓷磚整體的輻射不超過國家A級標(biāo)準(zhǔn)，就是一個(gè)利用放射性材料造福人類成功案例。

　　壓電陶瓷的誕生就更久遠(yuǎn)了。壓電陶瓷是指當(dāng)在某些各向異性的晶體材料上施加機(jī)械應(yīng)力時(shí)，在晶體的某些表面上會有電荷出現(xiàn)，這一效應(yīng)稱為正壓電效應(yīng)，晶體的這一性質(zhì)，稱為壓電性。壓電性是J.居里及P.居里兄弟于1880年發(fā)現(xiàn)的。后來居里兄弟發(fā)現(xiàn)，在晶體上施加電壓時(shí)，則晶體會產(chǎn)生幾何形變，這一效應(yīng)稱為逆壓電效應(yīng)。（J. Curie and p. Curie’s brothers found that thesome crystal is exert pressure or pull in specificdirection. On the surface of crystal produce the positive and negative boundcharge, in 1880. The bound charge density and force directproportion，Thisphenomenon is called "piezoelectric effect". The experimental resultof Curie’s brother verify that the converse piezoelectric effect,and gives the numericalequal quartz crystal, converse piezoelectric effect of the piezoelectricconstant in later.）

　　1942年到1945年期間，發(fā)現(xiàn)鈦酸鋇（BaTiO3）具有異常高的介電常數(shù)。此后不久，有人發(fā)現(xiàn)BaTiO3具有壓電性。BaTiO3陶瓷的發(fā)現(xiàn)是壓電材料的一個(gè)飛躍。（In discovery andunderstanding the piezoelectric ceramic of process had three periods:The first period is found that high dielectric constant; The second period isto realize the high dielectric constant from ferroelectricity. The third periodis found polarization process.）在發(fā)現(xiàn)和理解陶瓷的壓電性方面。經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段是發(fā)現(xiàn)高介電常數(shù)；第二階段是認(rèn)識到高介電常數(shù)起因于鐵電性。第三階段是發(fā)現(xiàn)極化過程。BaTiO3陶瓷的壓電性一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就得到實(shí)際應(yīng)用。留聲機(jī)用拾音器，壓電換能器、濾波器等。

　　雖然如此，BaTiO3陶瓷也有缺點(diǎn)，即它的壓電性弱，隨溫度和時(shí)間的變化又比石英晶體大。1954年美國B.賈菲等人發(fā)現(xiàn)了壓電PbZrO3__PbTiO3(PZT)固溶體系統(tǒng)。這一系統(tǒng)材料具有比BaTiO3的高，并存在著與溫度無關(guān)的變晶相界。其機(jī)電耦合系數(shù)、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)都比BaTiO3的大，溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性都比BaTiO3的好。逐步取代了BaTiO3的地位。（Huanm found that barium titanate (BaTiO3) has the highdielectric constant period 1942 to 1945. B. Jaffe found that the piezoelectricPbZrO3-PbTiO3 (PZT) solid solution system in USA in 1954.The parameter capability of material system is higher than BaTiO3, andthere is phaseboundary of the quartz crystal with temperature no relation. Theelectromechanical coupling coefficient, mechanical quality factor is bigger than BaTiO3,temperature stability andtime stability is better than BaTiO3. BaTiO3 has beengradually replaced by PZT.）

　　1965年，日本根據(jù)斯摩棱斯基法則，在PZT的基礎(chǔ)上添加復(fù)合鈣鈦礦型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的第三成分——鈮鎂酸鉛字[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]，因制成三元系壓電陶瓷材料PCM。隨著技術(shù)和工藝的完善，由此壓電陶瓷廣泛地應(yīng)用在軍事探測和日常生活之中。（In 1965, in PZT added the third composition of compositeperovskite’s crystal structure-niobium magnesium acid lead [Pb (Mg1/3Nb2/3) O3] according to smolenski principle in Japan.Human invented he PCM piezoelectric ceramic materials. Then,the application ofpiezoelectric ceramic has a very great development,and the applicationprospect is very broad. At present, the piezoelectric ceramic was studied by humanin-depth, the filmy and multilayerpiezoelectric ceramics are walking into our life gradually.）

　　縱觀以上可誘生空氣負(fù)離子材料的起源，都是上世紀(jì)甚至更久遠(yuǎn)的時(shí)候就已經(jīng)有出現(xiàn)了，只是限于當(dāng)時(shí)的應(yīng)用方向和需求，未能規(guī)?；兔裼没F(xiàn)在負(fù)離子瓷磚盛行，無非是將前人的成果更廣泛的應(yīng)用，并非結(jié)構(gòu)性創(chuàng)新。負(fù)離子瓷磚的發(fā)展，離不開專業(yè)知識的指導(dǎo)和清晰的推廣、操作模式，突出能夠誘生空氣負(fù)離子瓷磚的正宗表現(xiàn)和專業(yè)性推廣，才是催生負(fù)離子瓷磚健康發(fā)展的要?jiǎng)?wù)。

　　（作者系華南理工大學(xué)材料學(xué)博士，生物醫(yī)學(xué)工程博士后，碩士生校外導(dǎo)師；化工高級工程師，中國顆粒制備與處理委員會理事，佛山市禪城區(qū)陶瓷行業(yè)協(xié)會會長，廣東芬芳陶瓷有限公司董事長）