负离子材料在陶瓷中应用现状及前景分析

　　摘 要：本文主要概述了我国现阶段负离子材料在陶瓷中的应用状况、作用机理和发展前景，同时简单介绍了负离子在其他行业中的应用情况，从技术、生产、产品、销售等方面对负离子陶瓷产品的发展前景进行了分析，提出了要解决的技术、生产、销售主要问题，并预测负离子陶瓷市场发展潜力良好。
　　关键词：负离子材料；陶瓷；应用现状；前景分析
　　1 引 言
　　
　　空气负离子的保健作用已被众多研究者所验证，被人们称之为“长寿素”或“空气维生素”[1]。由于使空气电离可产生负离子，目前国内外研究的负离子纤维或纺织品都借助于某种含有微量放射性的稀土类矿石或天然矿物质，采用不同技术添加到纺织材料中，使之具有发生负离子的功效。在空气中，水负离子的结构如图1所示。这种含天然钍、铀的放射性稀土类矿石所释放的微弱放射线不断将空气中的微粒离子化，产生负离子。考虑到安全性，研究者更看好电气石、蛋白石、奇才石等自身具有电磁场的天然矿石。这些矿石是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构的硅酸盐物质，具有热电性和压电性。当温度和压力有微小变化时，即可引起矿石晶体之间电势差(电压)，这个能量可促使周围空气中的水分子发生电离，脱离出的电子附着于邻近的水和氧分子，使它转化为空气负离子。国内给电气石冠以“奇冰石”的商品名，而国外称电气石为托玛琳。还有其它一些物质，如蛋白石、珊瑚化石、海底沉积物、海藻炭等，这些物质都具有永久的自发电极，在受到外界微小变化时，能使周围空气电离，是一种天然的负离子发生器[2]。其中，表1为可以释放出负离子的功能材料，表2为国内部分负离子材料供应商。
　　2 负离子材料的作用及机理
　　
　　随着陶瓷功能技术的发展，一种新的负离子功能陶瓷材料逐渐被人们所认识，并以此材料制备出各种环保健康的陶瓷新产品。负离子功能陶瓷材料的显著特征是永久释放出负离子，有电子极化性能，极化能量主要来自于温度的变化。在光源条件下产生的负离子，可吸附水中的金属离子，调节水的pH值，有活化水分子的作用。因此，负离子陶瓷材料的开发应用，对保护生态环境，保障人体健康具有重要的意义。
　　在自然界中，以下几种情况可产生负离子：大气受紫外线、宇宙射线、放射物质、雷雨、风暴、土壤和空气放射线等因素的影响而发生电离而被释放出的电子经过地球吸收后再释放出来，很快又和空气中的中性分子结合而成为负离子；瀑布冲击、细浪推卷、暴雨倾泻等自然过程中，水在重力作用下，高速流动，水分子裂解而产生负离子；森林的树木、叶枝尖端放电及绿色植物光合作用形成的光电效应，使空气电离而产生负离子；部分地壳岩石能够释放出一定的负离子[3-4]。
　　在适当的条件下，产生热电效应和压电效应，热电效应是指某种晶体在温度发生变化时，一部分带正电，一部分带负电的现象。而压电效应是指某种晶体在压力作用下产生极性而在两端表面间出现电势差的特性。由于这两种效应的作用，当温度和压力发生变化时，负离子陶瓷材料能在其周围形成极高的电压，这个电压和能量足以使空气发生电离，生成的电子附着于邻近的分子并使之转化为空气负离子。空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧（氧自由基）、减少过多活性氧对人体的危害；中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降，使空气得到净化。负离子不仅能促进人体合成和储存维生素，而且还能强化和激活人体的生理活动，因此它又被称为“空气维生素”，认为它像食物的维生素一样，对人体及其他生物的生命活动有着十分重要的影响。如雷雨过后，空气的负离子增多，人们感到心情舒畅。而在空调房间，因空气中负离子经过一系列空调净化处理和漫长通风管道后几乎全部消失，人们在其中长期停留会感到胸闷、头晕、乏力、工作效率和健康状况下降，被称之为“空调综合症”[5]。
　　在医学界，负离子被确认是具有杀灭病菌及净化空气的作用。其机理主要在于负离子与细菌结合后，使细菌产生结构的改变或能量的转移，导致细菌死亡，最终沉降于地面。医学研究表明：空气中带负电的微粒使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用，具有促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力，增强人体机能，调节机体功能平衡的作用。据考证，负离子对人体的7个系统，近30多种疾病具有抑制、缓解和辅助治疗作用，尤其对人体的保健作用更为明显。其主要的作用表现在以下几个方面。
　　（1） 对神经系统的影响
　　可使大脑皮层功能及脑力活动加强，精神振奋，工作效益提高，能使睡眠质量得到改善。负离子还可使脑组织的氧化过程力度加强，使脑组织获得更多的氧。
　　（2） 对心血管系统的影响
　　负离子有明显扩张血管的作用，可解除动脉血管痉挛，达到降低血压的目的，负离子对于改善心脏功能和改善心肌营养也大有好处，有利于高血压和心脑血管疾病患者的病情恢复。
　　（3） 对血液系统的影响
　　研究证实，负离子有使血液凝聚流速变慢、延长凝血时间的作用，能使血中含氧量增加，有利于血氧输送、吸收和利用。
　　（4） 对呼吸系统的影响
　　由于负离子是通过呼吸道进入人体的，它可以提高人的肺活量。有人曾经试验，在玻璃面罩中吸入空气负离子30min，可使肺部吸收氧气量增加20％，而排出二氧化碳量可增加14.5％，故负离子有改善和增加肺功能的作用。
　　（5） 空气负离子还有镇静、催眠的作用
　　如果我们每天吸入适量的负离子，持之以恒，对健康大有裨益，会使人精力旺盛，消除疲劳和倦怠，提高工作效率；改善睡眠，消除神经衰弱；降低疾病发病率，预防感冒和呼吸道疾病，以及改善心、脑血管疾病的症状。在负离子作用下，可使骨骼的兴奋性增加，有助于运动员提高成绩，特别是对一些需迅速反应的项目，如短跑、游泳等[6]。负离子含量与人体健康关系如表3所示。
　　
　　3 负离子材料在其他行业中的应用
　　
　　负离子粉体根据用途可分为：负离子粉、超细负离子粉、纳米负离子粉。负离子材料所适用的行业有环保、卷烟、涂料、纺织、化妆品、净化水质、净化空气、防电磁辐射、保健品等[7]。负离子材料在各领域中的应用如图2所示。
　　在建筑物装潢粉刷内墙方面，负离子粉体可吸附油漆、胶体、涂料所发出的异味。在涂料中加入少量的超细电气石粉，刷在内墙和天花板上，不但可以迅速吸除异味，还能长期吸除烟味。
　　负离子粉用于纺织行业，可做环保碳布，超细电气石粉制成超细纤维，以及防磁、防潮、保暖棉被、棉垫、防电磁辐射衬衫、背心、鞋垫等。
　　宝石类的负离子超细粉加入化妆品或护肤霜后，颜色变白。因其中含有微量的对人体有益的硼、氟等元素，化妆品原料经过电气石处理后，营养成分的分子结合缩小，使营养可以通过皮肤细胞间的缝隙，到达生成皮肤细胞的真皮，实现祛斑、恢复皮肤弹性等效果。应用于乳液、洗面奶、晚霜、沐浴露、化妆水、面膜、粉饼等化妆护肤品，具有消痘、祛斑、美白等功效。电气石超细粉受热差后产生远红外，由此可刺激活化人的面部肌肤，而达到消毒杀菌，去色斑、治疗青春痘、治溃疡性皮肤炎等皮肤疾病，还可以将电气石放入浴池中，能活化水质，对人体的沐浴起增强效果[8]。
　　
　　4负离子材料在陶瓷中应用现状
　　
　　负离子材料同时也作为陶瓷添加剂广泛应用于陶瓷中，如图3所示。
　　负离子陶瓷材料由于其独特的负离子释放功能，广泛地应用于健康和环保领域。一般主要以粉体或粒状形式应用于各种产品中，也可作为功能陶瓷直接制得成形产品来应用。国内很多学者专家也相继通过各种手段制备出许多负离子陶瓷制品，如一种产生远红外线及负离子的陶瓷球、水净化用负离子陶瓷材料、具有红外及负离子功能的陶瓷膜净水器等。

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