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远红外陶瓷的制备及应用
2015年03月14日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:3610
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       远红外陶瓷能够辐射出比常规陶瓷更多的远红外线,是新型陶瓷的一个分支,属于光辐射材料。远红外陶瓷是以20 余种无机化合物及微量金属或特定的天然矿石分别以不同的比例配合,再经1200~1600 ℃高温煅烧而成。远红外陶瓷在高温区主要应用于锅炉的加热,烤漆,木材、食品的加热和干燥等;在常温区主要应用于制造各种远红外保暖、环保材料,如远红外陶瓷粉、远红外陶瓷纤维、远红外陶瓷聚酯,以及远红外功能陶瓷等。远红外陶瓷涂料(含纳米氧化钛涂料)具有催化氧化功能,在太阳光(尤其是紫外线)照射下,生成OH-,能有效除去室内的苯、甲醛、硫化物、氨和臭味物质,并具有杀菌功能。


      一、制备工艺


      远红外陶瓷材料可以分为红外激光材料、红外透射材料和红外辐射材料。其核心技术是原料的选择、配方的比例以及陶瓷的烧结。


      传统的远红外陶瓷材料制作工艺是利用具有远红外辐射性能的无机非金属微粉(又称:远红外辐射陶瓷粉)不同的红外光谱特性,经过一定的工艺成型、烧结而成。


      传统的远红外陶瓷粉的制备方法有液相沉淀法和固相合成法2种,随着对远红外陶瓷材料研究的进一步深入,有许多更新的制备方法不断出现。如:共沉淀法、水热法、溶胶- 凝胶法、微乳液法(反胶束法) 等。一些研究者甚至探索出了更新的制备远红外陶瓷超细粉的思路,如高温喷雾热解法、喷雾感应耦合离子法等。这些方法的生产工艺与传统的化学制粉工艺截然不同,是将分解、合成、干燥甚至煅烧过程合并在一起的高效方法,但这些方法尚不成熟,需要进一步的研究和探索。


      随着对远红外陶瓷材料研究的进一步深入,有许多更新的制备方法不断出现。如:共沉淀法、水解沉淀法、水热法、溶胶- 凝胶法、微乳液法(反胶束法) 等。一些研究者甚至探索出了更新的制备远红外陶瓷超细粉体的思路,如高温喷雾热解法、喷雾感应耦合离子法等。这些方法的生产工艺与传统的化学制粉工艺截然不同,是将分解、合成、干燥甚至煅烧过程合并在一起的高效方法,但这些方法尚不成熟,需要进一步的研究和探索。
 
      二、远红外陶瓷材料在节能、环保领域的应用


      1、远红外陶瓷在提高燃油燃烧效率减少排放的应用


       远红外陶瓷材料发射的辐射波长范围与被辐射体(燃料)吸收波长完全匹配而产生共振并在振幅增加时,能使燃油吸收的辐射能达到最大的利用效果。燃油是包括一系列的碳氢化合物液态燃料,在燃油中的分子具有碳链结构,各分子之间是处于团聚和一种相互“缠绕”的状态,因而燃油具有一定的粘度。粘度大小会影响它在燃烧时雾化和蒸发效果。但当燃油的分子吸收带与远红外陶瓷材 料所发射的辐射波段相匹配,产生共振;随即燃油分子吸收了红外辐射能,分子的活化能降低,运动加剧,分子链很快地“伸展”开来;分子结构发生变化,使碳链断裂,由大分子变成小分子,分子间凝聚力减小;宏观表现为燃油吸收红外辐射能后粘度和表面张力降低,变得容易蒸发,从而使燃油的雾化和蒸发量提高。因此,燃油分子处于细微化的活跃状态进入燃烧室,与空气充分混合,从而使燃烧充分,污染物排放量减少,因而达到节油及减轻污染的目的。


      2 远红外光辐射陶瓷材料用于制备各种环保涂料


      多波段光催化陶瓷材料除了含有远红外波段外,并有红外、可见光或微量自然辐射物。这种多波段光催化材料的电性极化现象,可以电离空气中的 水分子,达到释放羟基负离子降解污染物的效果。 由于其充分利用了太阳光全波段能量,又增强了远红外光谱的能量,从而提高了净化环境的效果。


      如具有空气净化功能的远红外陶瓷涂料(包含有纳米 级二氧化钛的环保涂料),可在阳光的辐射下,尤其是在紫外线的辐射下(辐射波段 200~ 780nm ),使 稀土氧化物固体表面生成空穴和电子 。如烃类、苯、甲醛、硫化物、氨等,并具有除 臭、杀菌功效,能与那些有毒有害气体反应生成无害的物质。


       小结:以远红外陶瓷产品为主的光辐射材料是一种保护环境、治理环境污染的新型环保材料。研究人造光辐射材料的作用,就是要加速人造光辐射材料对各种污染物的降解,要增加其光辐射 波段的特性强度,及其在环境中能否与被辐射污染物的波段相互匹配,完全产生共振,来充分发挥辐射源的效率,随着光辐射材料的深入研究与开发,它必将为我们提供一条治理环境污染的崭新途径。

(粉体圈 作者:敬之)

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