遠紅外陶瓷

　　【定義】

　　遠紅外陶瓷是新型陶瓷的一個分支，與傳統(tǒng)陶瓷采用氧化硅、氧化鋁等高嶺土成分組成的普通陶瓷不同，遠紅外陶瓷是以20 余種無機化合物及微量金屬或特定的天然礦石分別以不同的比例配合，再經(jīng)1200～1600 ℃高溫煅燒而成，能輻射出特定波長遠紅外線的特種陶瓷材料。

　　【功能與應(yīng)用】

　　遠紅外陶瓷以能夠輻射出比正常物體更多的遠紅外線（紅外輻射率更高）為主要特征功能。利用這一特殊性能，遠紅外陶瓷的應(yīng)用主要分為2個方面：高溫區(qū)的應(yīng)用和常溫區(qū)的應(yīng)用。在高溫區(qū)主要應(yīng)用于鍋爐的加熱，烤漆，木材、食品的加熱和干燥等；在常溫區(qū)主要應(yīng)用于制造各種遠紅外保暖材料，如遠紅外陶瓷粉、遠紅外陶瓷纖維、遠紅外陶瓷聚酯，以及遠紅外功能陶瓷等。如目前一些遠紅外陶瓷材料已經(jīng)開始應(yīng)用于運動訓(xùn)練康復(fù)、燃油爐灶節(jié)能、室內(nèi)空氣凈化以及人體保健方面。利用遠紅外陶瓷材料對燃油進行紅外輻射，可以使燃油的粘度和表面張力降低，利于霧化和充分燃燒。清華大學(xué)楊金龍教授研制的CiM（陶瓷膠態(tài)注射成型工藝）遠紅外陶瓷材料，可制成直徑為2-3mm的微珠，用于接觸式人體紅外保健產(chǎn)品；利用遠紅外陶瓷制成的蜂窩狀、網(wǎng)狀或管狀元件，用于燃油汽車、船舶、爐灶，節(jié)能效果可達到5%以上，對削減燃油污染有一定意義。遠紅外陶瓷涂料（含納米氧化鈦涂料）具有催化氧化功能，在太陽光（尤其是紫外線）照射下，生成OH-，能有效除去室內(nèi)的苯、甲醛、硫化物、氨和臭味物質(zhì)，并具有殺菌功能。各類遠紅外陶瓷涂料在居室、公共建筑物、交通工具上推廣應(yīng)用，將會改善人們的生活環(huán)境。

　　【傳統(tǒng)制備工藝】

　　遠紅外陶瓷材料可以分為紅外激光材料、紅外透射材料和紅外輻射材料。其核心技術(shù)是原料的選擇、配方的比例以及陶瓷的燒結(jié)。

　　傳統(tǒng)的遠紅外陶瓷材料制作工藝是利用具有遠紅外輻射性能的無機非金屬微粉（又稱：遠紅外輻射陶瓷粉）不同的紅外光譜特性，經(jīng)過一定的工藝成型、燒結(jié)而成。

　　傳統(tǒng)的遠紅外陶瓷粉的制備方法有液相沉淀法和固相合成法2種，其基本工藝如下：液相沉淀法制備工藝：配料→溶解→加表面活性劑→沉淀→過濾水洗→脫水處理→干燥→氣流粉碎→性能檢測→備用。固相合成法工藝：配料稱量→球磨混合→高溫合成→磨細→過篩→性能檢測→備用。燒結(jié)主要采用常規(guī)燒結(jié)或熱壓燒結(jié)。

　　例如：以石英、長石、硬質(zhì)高嶺土為主要原料，其制備工藝包括：將原料分別粉碎過篩，將灰色千枚巖、黑電氣石、石英等與粘合劑混合、造粒、烘干，燒制成陶粒；稀土等如上步驟燒制成陶粒；將石英、長石、滑石分別煅燒制成熟料；將陶粒粉與熟料等經(jīng)混合等工藝，燒制成遠紅外陶瓷。

　　【制備工藝新進展】

　　隨著對遠紅外陶瓷材料研究的進一步深入，有許多更新的制備方法不斷出現(xiàn)。如：共沉淀法、水解沉淀法、水熱法、溶膠- 凝膠法、微乳液法(反膠束法) 等。一些研究者甚至探索出了更新的制備遠紅外陶瓷超細粉的思路，如高溫噴霧熱解法、噴霧感應(yīng)耦合離子法等。這些方法的生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)的化學(xué)制粉工藝截然不同，是將分解、合成、干燥甚至煅燒過程合并在一起的高效方法，但這些方法尚不成熟，需要進一步的研究和探索。

　　目前，先進的陶瓷燒結(jié)工藝有：氣氛加壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、微波燒結(jié)、等離子體燒結(jié)、陶瓷自蔓延燒結(jié)等。另外，大量先進設(shè)備(如XRD 衍射儀、紅外光譜吸收儀、熱分析儀、掃描電子顯微鏡等) 的應(yīng)用，使科技工作者對陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)有了更深刻的了解，促進了遠紅外陶瓷制品綜合性能的提高。

　　清華大學(xué)新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室是目前國內(nèi)在遠紅外陶瓷材料制備方面技術(shù)較為先進、成熟的科研機構(gòu)之一，為該領(lǐng)域的科研成果和人才培養(yǎng)貢獻了重要力量。