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遠紅外陶瓷的制備及應用
2015年03月14日 發布 分類:粉體應用技術 點擊量:3884
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       遠紅外陶瓷能夠輻射出比常規陶瓷更多的遠紅外線,是新型陶瓷的一個分支,屬于光輻射材料。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1200~1600 ℃高溫煅燒而成。遠紅外陶瓷在高溫區主要應用于鍋爐的加熱,烤漆,木材、食品的加熱和干燥等;在常溫區主要應用于制造各種遠紅外保暖、環保材料,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。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-,能有效除去室內的苯、甲醛、硫化物、氨和臭味物質,并具有殺菌功能。


      一、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。其核心技術是原料的選擇、配方的比例以及陶瓷的燒結。


      傳統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,經過一定的工藝成型、燒結而成。


      傳統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,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。如:共沉淀法、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、噴霧感應耦合離子法等。這些方法的生產工藝與傳統的化學制粉工藝截然不同,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。


      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。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體的思路,如高溫噴霧熱解法、噴霧感應耦合離子法等。這些方法的生產工藝與傳統的化學制粉工藝截然不同,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。
 
      二、遠紅外陶瓷材料在節能、環保領域的應用


      1、遠紅外陶瓷在提高燃油燃燒效率減少排放的應用


       遠紅外陶瓷材料發射的輻射波長范圍與被輻射體(燃料)吸收波長完全匹配而產生共振并在振幅增加時,能使燃油吸收的輻射能達到最大的利用效果。燃油是包括一系列的碳氫化合物液態燃料,在燃油中的分子具有碳鏈結構,各分子之間是處于團聚和一種相互“纏繞”的狀態,因而燃油具有一定的粘度。粘度大小會影響它在燃燒時霧化和蒸發效果。但當燃油的分子吸收帶與遠紅外陶瓷材 料所發射的輻射波段相匹配,產生共振;隨即燃油分子吸收了紅外輻射能,分子的活化能降低,運動加劇,分子鏈很快地“伸展”開來;分子結構發生變化,使碳鏈斷裂,由大分子變成小分子,分子間凝聚力減小;宏觀表現為燃油吸收紅外輻射能后粘度和表面張力降低,變得容易蒸發,從而使燃油的霧化和蒸發量提高。因此,燃油分子處于細微化的活躍狀態進入燃燒室,與空氣充分混合,從而使燃燒充分,污染物排放量減少,因而達到節油及減輕污染的目的。


      2 遠紅外光輻射陶瓷材料用于制備各種環保涂料


      多波段光催化陶瓷材料除了含有遠紅外波段外,并有紅外、可見光或微量自然輻射物。這種多波段光催化材料的電性極化現象,可以電離空氣中的 水分子,達到釋放羥基負離子降解污染物的效果。 由于其充分利用了太陽光全波段能量,又增強了遠紅外光譜的能量,從而提高了凈化環境的效果。


      如具有空氣凈化功能的遠紅外陶瓷涂料(包含有納米 級二氧化鈦的環保涂料),可在陽光的輻射下,尤其是在紫外線的輻射下(輻射波段 200~ 780nm ),使 稀土氧化物固體表面生成空穴和電子 。如烴類、苯、甲醛、硫化物、氨等,并具有除 臭、殺菌功效,能與那些有毒有害氣體反應生成無害的物質。


       小結:以遠紅外陶瓷產品為主的光輻射材料是一種保護環境、治理環境污染的新型環保材料。研究人造光輻射材料的作用,就是要加速人造光輻射材料對各種污染物的降解,要增加其光輻射 波段的特性強度,及其在環境中能否與被輻射污染物的波段相互匹配,完全產生共振,來充分發揮輻射源的效率,隨著光輻射材料的深入研究與開發,它必將為我們提供一條治理環境污染的嶄新途徑。

(粉體圈 作者:敬之)

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