人们生活中广泛接触的陶瓷制品，如浴缸，马桶，洗手盘等卫浴用品；碗，碟，盘等各类餐具，内墙砖、地板砖等在使用时会接触到各类污染，从而这些陶瓷的表面可能沾染和滋生各种致病菌，人体与之接触后容易感染病菌进而危害身体。

图1 各种容易受到病菌污染的陶瓷制品

“抗菌陶瓷”例如釉面砖和卫生陶瓷等为上釉产品，抗菌剂是通过加入釉料中，而使产品表面具有抗菌功能。“抗菌陶瓷”通常防污效果好,既可以抑制病菌的增长，同时可以防止尿碱的积累，所以抗菌陶瓷也有“自洁抗菌陶瓷”的说法，其自洁防污机理见下文描述。

通过对普通陶瓷及自洁陶瓷进行表面进行分析，其测试结果见下图2所示。从测试结果可以看出，附着抗菌涂层的自洁陶瓷，表面粗糙度下降，使得陶瓷表面不易聚集液体。抗菌涂层将气孔堵塞和覆盖，气孔消失使污浊物无法渗入气孔而污染陶瓷表面。此外，洁陶瓷表面形成纳米级针状凸起、水或污浊物，与陶瓷表面接触面积小，附着力低，易与表面脱离,因此自洁陶瓷表面具有物理自洁功能。

图2国内某品牌陶瓷表面SEM图对面

（a普通陶瓷、b自洁陶瓷）

“自洁抗菌陶瓷”在保持陶瓷制品原有使用功能和装饰效果的同时增加自清洁，消毒、杀菌及化学降解的功能，使陶瓷制品具有清理方便，抗菌、除臭、保健等功能。从而能够广泛用于医疗、家庭居室、民用或工业建筑，有着广阔的市场前景。

一、根据抗菌剂类型，可将抗菌陶瓷分为四类

1、银系抗菌陶瓷

将含有金属离子如银离子等无机物加入到釉料中通过适当的烧成制度制备抗菌釉，从而制成抗菌陶瓷制品。

抗菌机理：微量的银离子进入菌体内部，破坏了微生物细胞(细菌、病毒等)的呼吸系统及电子传输系统，引起了活性酶的破坏或氨基酸的坏死。

另外，细菌和病毒接触到银离子、铜离子时，这些离子会进入微生物体内，引起它们的蛋白质的沉淀及破坏其内部结构，从而杀死细菌和病毒等。

与此同时，银离子的催化作用，可将氧气或水中的溶解氧变成了活性氧，这种活性氧具有抗菌作用。研究表明，银系陶瓷制品的抗菌效果达到90%以上，而且化学稳定性良好，具有长期的抗菌功能。

图3银离子杀菌机理图

2、光触媒钛系抗菌保健陶瓷

也称光催化性抗菌陶瓷。指的是在基础釉中加入二氧化钛，或通过在普通卫生陶瓷表面采用高温溶胶—凝胶法被覆Ti0₂膜制备而成。这种陶瓷具有净化、白洁、杀菌功能。

作用机理：二氧化钛等光触媒剂是一种半导体，在大于其带隙能含有紫外线的光照射条件下，二氧化钛等光触剂不仅能完全降解环境中的有害有机物生成CO2和H2O，而且可除去大气中低浓度的氮氧化物NOX和含硫化合物H2S、SO2等有毒气体。另外，光照下生成的过氧化氢和氢氧团具有杀菌作用。

同时，还可以在Ti02中掺杂银系离子以提高其功效。银系离子加入后，一方面可为钛系半导体提供中间能量，使光的量子效率提高；另一方面可克服钛系触媒剂需要光照才能发挥的局限性，使该类制品在无光的情祝下也能发挥良好的抗菌效果。钛系抗菌陶瓷不仅能杀菌，而且可以分解油污，除去异味，净化环境。

图4杀菌光触媒二氧化钛机理图

应用举例：日本东陶公司将光催化抗菌瓷砖和卫生陶瓷用以商品化生产，还用于医院、食品加工等场所。目前，日本卫生洁具陶瓷均具有抗菌性能，且大部分采用钛系光催化抗菌。

3、稀土激活银系、光触媒系复合抗菌素陶瓷

指的是在银系、光触媒抗菌剂中加入稀土元素原料而制成的抗菌保健陶瓷。

作用机理：当含有紫外线的光照射到光触媒抗菌剂时，由于其外层价电子带的存在，即产生电子和空穴，产生电子的同时，便伴随产生空穴，稀土元素价电子带会俘获光催化电子，故加入稀土的抗菌剂所产生的电子—空穴浓度远远高于未加入稀土的抗菌剂；与此同时，跳跃到稀土元素价电子带的部分电子也极易被银原子所夺而形成负银离子。

由于稀土元素的激活，使抗菌剂的表面活性增大，提高了抗菌、杀菌效果，产生保健、抗菌、净化空气的综合功效。该类产品对各类细菌杀灭率高达95%以上。

图5更多机理请自行翻书

4、将远红外材料(锆、锰、铁、钴、镍、铬)及其氧化物加入到光触媒抗菌剂中而制成的抗菌保健陶瓷

该种产品在常温下能发射出8-18微米波长的远红外线，在医疗保健中能促进人体微循环，有利于人体健康。因此，这种材料在原有功能的基础上又增加了新的保健功能，更加受到人们的喜爱。

但加入远红外材料后也有不利的一面。如二氧化锆的引入会降低杀菌效率，另外，过渡金属离子还会引起釉面不同的着色，故对日用陶瓷不宜引入。但对建筑卫生陶瓷，如内、外墙砖、地面砖可选择适量引入远红外材料。

研究表明，含远红外原料的抗菌陶瓷较适用在白色荧光照明下使用。

图6 白色荧光灯

二、抗菌陶瓷的制备工艺简析

抗菌陶瓷的制备分坯体的成型、施釉和烧成3个步骤，其工艺流程图见下图举例。

图7 抗菌陶瓷的生产工艺流程举例

三、应用自洁抗菌陶瓷的意义

1、可节约大量水资源

我国有600多个城市缺水，日缺水量为1600万m3。据调查，城市居民用水的75%左右消耗在卫生间的坐便器及附属设施的日常清洗。而抗菌自洁型卫生陶瓷，可使细菌(尿酶)不能繁殖，从而有效抑制尿素分解，达到减少臭味、防止污垢产生，实现节水的目标。

2、抑制病菌，保卫生命

在一些公共场合如商城、餐厅、医院、车站、游泳池、学校等使用的洁具及地砖，极易受到细菌的污染，比如大肠杆菌、痢疾杆菌及一些皮肤性真菌等。举个常见的例子：由于担心感染疾病，很多人习惯于骑马蹲坑。而抗菌材料的使用及一些相关冲洗技术的应用可以有效的减少马桶上的细菌传播。

图9 因畏惧细菌，许多人都有这样的如厕习惯，导致一些马桶破碎伤人事件发生

3、带保健功能的抗菌陶瓷，可起保健作用

部分陶瓷除了“自洁抗菌”功能外，还具有保健功能，例如：理疗保健室可使用含有远红外材料的抗菌陶瓷地砖等。

看文本文介绍，你认为“自洁抗菌”是一种噱头还是一种真本事呢？小编认为，洁具抗菌是真实存在的，自洁也非技术难题，只是目前，很多产品只是处于噱头状态，只有当我们将这个“噱头”搞成了“真本事”后，进口产品也会觉得压力大大的了呢。此外，抗菌材料的添加，通常是一些纳米材料，因此在应用时，也潜在的一些副作用，需要受到重视。

粉体圈 作者：小白