遠(yuǎn)紅外陶瓷

　　【定義】

　　遠(yuǎn)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(yuǎn)紅外陶瓷是以20 余種無機(jī)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(yuǎn)紅外線的特種陶瓷材料。

　　【功能與應(yīng)用】

　　遠(yuǎn)紅外陶瓷以能夠輻射出比正常物體更多的遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)紅外保暖材料，如遠(yuǎn)紅外陶瓷粉、遠(yuǎn)紅外陶瓷纖維、遠(yuǎn)紅外陶瓷聚酯，以及遠(yuǎn)紅外功能陶瓷等。如目前一些遠(yuǎn)紅外陶瓷材料已經(jīng)開始應(yīng)用于運(yùn)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(yuǎn)紅外陶瓷材料對燃油進(jìn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(dá)到5%以上，對削減燃油污染有一定意義。遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)紅外陶瓷材料制作工藝是利用具有遠(yuǎn)紅外輻射性能的無機(jī)非金屬微粉（又稱：遠(yuǎn)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(yuǎn)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(xì)→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(yuǎn)紅外陶瓷。

　　【制備工藝新進(jìn)展】

　　隨著對遠(yuǎn)紅外陶瓷材料研究的進(jìn)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(yuǎn)紅外陶瓷超細(xì)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(jìn)一步的研究和探索。

　　目前，先進(jìn)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(jìn)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(jìn)了遠(yuǎn)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(xì)工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室是目前國內(nèi)在遠(yuǎn)紅外陶瓷材料制備方面技術(shù)較為先進(jìn)、成熟的科研機(jī)構(gòu)之一，為該領(lǐng)域的科研成果和人才培養(yǎng)貢獻(xiàn)了重要力量。