負離子陶瓷添加劑在陶瓷產品中的應用

摘 要 本文闡述了負離子添加劑的功能機理，介紹了其特點及應用，并指出了它廣闊的發展前景。

關鍵詞 負離子陶瓷添加劑，應用

1概述

負離子陶瓷添加劑可用于各種墻磚、地磚等建筑陶瓷及衛生潔具陶瓷產品中，將其添加到陶瓷產品坯體及表面能夠使產品具有抗菌抑菌、持續釋放負離子、發射遠紅外線等多項功能，而且添加劑本身能耐高溫達1300℃，對產品坯體及釉面的燒結、表面性狀無任何影響，其特有的保健功能賦予了陶瓷產品新的市場形象。

負離子陶瓷添加劑中的主要成分負離子素是一種晶體結構，屬三方晶系，空間點群為R_3m系，是一種典型的極性結晶，這種晶體R_3m點群中無對稱中心，其C軸方向的正負電荷無法重合，故晶體結晶兩端會形成正極與負極，且在無外加電場情況下，正負極兩端也不消亡，故又稱“永久電極”，即負離子素晶體是一種永久帶電體。

“永久電極”在其周圍形成電場，由于正負電荷無對稱中心，即具有偶極矩，且偶極矩沿同方向排列，使晶體處于高度極化狀態。這種極化狀態在外部電場為“0”時也存在，故又叫做“自發極化”，致使晶體正負極積累有電荷。電場的強弱或電荷的多少，取決于偶極矩的離子間距與鍵角大小，每一種晶體都有其固有的偶極矩。一般情況下，永久電極分別吸引周圍的異號電荷，在其表面形成一個表面電荷層，屏蔽了大部分固有的電極電荷，所以未經激活強化的晶體，靜止態負離子發生能力很低，當外界有微小作用時（溫度變化或壓力變化），離子間距和鍵角發生變化，極化強度就增大，使表面電荷層的電荷被釋放出來，其電極電荷量加大，電場強度增強，呈現明顯的帶電狀態或在閉合回路中形成微電流。電場強弱可用電極化強度來評價，電極化強度越大，產生負離子的能力就越強。因此負離子陶瓷添加劑是依靠純天然礦物自身的特性，并通過與空氣、水氣等介質接觸而不間斷地產生負離子，具有抗菌、抑菌作用的功能性保健材料。

2負離子陶瓷添加劑的功能機理

2.1 抗菌、抑菌作用

由于負離子材料周圍有10⁴～10⁷V/m的強電場，細菌在電場及電場所形成的0.06mA微電流的作用下，被殺死或抑制分裂增生。經國家權威部門檢測，負離子素對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抗菌抑菌率＞99％，而且據測定，細菌大多帶正電荷，在空氣或水中被大量H₃O₂^-包覆或被H₃O₂^-所中和，使其失去了增生與繁殖的條件，進一步加強了抗菌、抑菌效果；同時負離子材料本身具有的遠紅外線發射能力也使靠遠紅外線輻射的電磁波能量起到輔助的抗菌、抑菌作用，消除各種因素對人體的危害，增進人體健康。

2.2 發生負離子

人們在森林、瀑布、郊外或雨后會感到空氣清新、呼吸舒暢和輕松愉快，這是因為空氣中負離子顯著增多的緣故。空氣中的負離子與人體健康的關系非常密切，空氣離子是指空氣中帶有正電荷或負電荷的離子。組成空氣的各種氣體的分子或原子，在濕度、溫度、空氣流動的條件下，氣體分子失去外層電子，從而成為帶有正電荷的陽離子，游離的電子與另一個中性分子結合，成為帶負電荷的陰離子。大自然形成的陰離子與陽離子在正常情況下是一種動態平衡，即在空氣中保持一定的陰陽離子比例、小離子與大離子的比例，并保持一定的陰離子濃度，以保證人類及地球生物正常的生育和繁殖。空氣負離子對人體健康的好處主要是：使細胞活性化并加速新陳代謝、凈化血液、穩定神經系統，使體內氧自由基無毒化，提高人的免疫力。

當空氣中的水分子進入負離子素電場空間內（一般為半徑10～15μm的球形）會立即被永久電極電離，發生H₂O→OH^－+H⁺的反應，由于H⁺移動速度很快（H⁺的移動速度是OH^－的1.8倍），它迅速移向永久電極的負極，吸收一個電子，變為H2逸散到空氣中（2H⁺+2e→H²↑）；而OH^－則與另外的水分子形成H₃O₂^－負離子。H₃O₂^－分子模型為：

這種變化只要空氣濕度不為零就會不間斷地進行，形成負離子（H₃O₂^-）永久發射功能，而不會產生有毒物質引發其它副作用。實踐證明，負離子素置于密封玻璃罐內，隨時間變化，罐內氫氣（H₂）分壓增加。

2.3發射遠紅外線

負離子陶瓷添加劑是一種對人體健康非常有益的遠紅外線發射材料，它的單元體的正、負電荷無對稱中心，即具有偶極矩，當它們做熱運動時，相應的偶極矩發生變化，即熱運動使極性分子激發到更高的能級，當它們向下躍遷時把多余的能量以電磁波的方式放出。人體吸收遠紅外線最佳波長為9.6μm，而負離子陶瓷添加劑發射遠紅外線的波長在 2～18μm范圍內，并且輻射功率發射密度為0.04W/cm²，比人體細胞能量密度0.03W/cm²略高，以上數據可充分證實，負離子陶瓷添加劑發射的遠紅外線與人體協調很好，可被人體全部吸收。

3負離子陶瓷添加劑的應用

負離子陶瓷添加劑由多種天然礦物經科學配比，再經過溶膠離子粉碎、機械復合、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，d₅₀＜1μm，其特點是：（1）用量少：按陶瓷產品表面積計算，每平方米陶瓷產品表面的釉料、樹脂等材料中添加18～20g負離子陶瓷添加劑，就可以使陶瓷產品具有抗菌抑菌、發射負離子等功效；（2）效果顯著：負離子陶瓷添加劑抗菌抑菌率＞99％，靜態持續發射負離子＞4000個/s·cm²（依據溫度、濕度和空氣流動性不同負離子濃度有一定變化）；（3）耐高溫：負離子陶瓷添加劑本身耐高溫達1300℃，對產品釉面燒結及表面性狀無任何影響。

4結語

負離子陶瓷添加劑以其獨有的多種健康特性成為陶瓷行業不容忽視的功能助劑，負離子功能陶瓷產品的開發應用，為陶瓷行業提供了提升產品檔次、擴大市場份額、提高企業知名度的機遇，更主要的是負離子陶瓷產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。相信負離子陶瓷產品在我國將會得到更高更快的發展，為切實提高人們的生活品質和生活質量發揮作用。