中国陶瓷网讯 负离子瓷砖——目前陶瓷行业很火的一个品类，由于负离子在分解甲醛、净化空气等领域的特殊功能，近来得到了很多陶瓷企业的追捧，广东芬芳陶瓷有限公司等一大批企业都投入了大量的人力物力在该类型产品的研究、生产和推广上，一时间陶瓷行业大有无负离子不成品牌的风向。由此，行业人士和消费者都想了解或者想知道，到底是谁研发创造出来了负离子瓷砖？
芬芳陶瓷依托华南理工大学的研究平台，科研团队汇集30位专家教授，作为业界少有的具有较深学术背景的研发团队，芬芳陶瓷的同仁们，翻阅诸多资料，系统的追溯了能诱生空气负离子的陶瓷的起源，也算是为负离子陶瓷的发展寻根问祖，为业界同仁们推广负离子瓷砖提供支撑，同时也让更多消费者明白负离子瓷砖的发展由来和科依据。
能够诱生空气负离子的陶瓷，其诱生负离子的机制，从原理上来说途径只有一条——那就是电离靠近他的物质（空气、尘埃等），能够实现电离空气或者尘埃的办法，通常是强电场电离或放射性物质衰变释放α粒子电离空气等来实现。能够在微观领域产生强电场的材料，一般是“压电陶瓷”材料；通常具有放射性而原子量较大的化学元素，会透过α衰变放射出α粒子，从而变成较轻的元素，直至该元素稳定为止。由于α粒子的体积比较大，又带两个正电荷，有很强的电离本领，这种性质既可利用，也有可能带来一定破坏性，大量的吸入对人体内组织有一定破坏作用。因此，它的能量散失得较快，穿透能力在众多电离辐射中是最弱的，人类的皮肤或一张纸已能隔阻α粒子，α粒子释放出的放射性同位素在人体外部不构成危险。因此，如果能够合理的利用衰变过程中产生α粒子的放射性材料，利用其释放出的α粒子的强电离作用，同时，做到将该放射性元素完全固封在基材内，是完全可以被利用来制造可诱生负离子的瓷砖。
纵观陶瓷研究史，能够诱生空气负离子的陶瓷最早被广泛制备和应用的就是氧化钍陶瓷，其诞生可以追溯到上世纪50年代，其主要用作熔炼锇、纯铑和精炼镭的坩埚，也可作为加热元件，用于探照灯光源，白炽灯纱罩，或作为核燃料，还可用作电子管阴极、电弧熔融用电极等。我国在上世纪60年代便对氧化钍陶瓷进行过很多深入的研究和探索，取得了很多的成果。就目前的文献记载中，1955年发表在《物理通报》中的《钍的放射性的简易实验》一文中（图1），最早提到了钍的放射性使空气电离，并通过实验测试验证。这篇文章中所提到的电离空气，就是最早的通过电离诱生空气离子的论文记载（中国知网数据库查询结果）。
图1 1955年《物理通报》论文页面
在此，肯定会有很多人谈放射性元素就害怕，其实放射性材料只要是明白了其应用范围，完全可以安全的应用于陶瓷中。首先，我们要明白一个简单的道理——所有的自然界物质，基本上都存在放射性，只是剂量的问题。我们每天都要接受来自地球本体的放射性元素辐射、来自太空的宇宙射线辐射、人工电器设备的电磁辐射等，我国现行辐射防护的基本剂量限值规定公众照射的年有效剂量为 1毫西弗，按照此规定量，一次X光检查，大约相当于1.2年的规定剂量，自然界的辐射量相当于2.4年的规定剂量，1次胸部CT大约相当于6.9年的规定剂量，一次全身CT大约相当于60-70年的规定剂量，由此来看，我们在正常生活中，接受到的辐射剂量远大于规定值，因此，辐射其实也没有想象的那么可怕！！
图2 日常生活辐射剂量
就目前陶瓷行业生产负离子陶瓷的主流办法，通过加入含有钍232的负离子粉于陶瓷表层材料中，利用钍232衰变过程中产生α粒子的强电离作用，电离空气，产生大量的空气负离子，因此，只要控制瓷砖整体的辐射不超过国家A级标准，就是一个利用放射性材料造福人类成功案例。
压电陶瓷的诞生就更久远了。压电陶瓷是指当在某些各向异性的晶体材料上施加机械应力时，在晶体的某些表面上会有电荷出现，这一效应称为正压电效应，晶体的这一性质，称为压电性。压电性是J.居里及P.居里兄弟于1880年发现的。后来居里兄弟发现，在晶体上施加电压时，则晶体会产生几何形变，这一效应称为逆压电效应。（J. Curie and p. Curie’s brothers found that thesome crystal is exert pressure or pull in specificdirection. On the surface of crystal produce the positive and negative boundcharge, in 1880. The bound charge density and force directproportion，Thisphenomenon is called "piezoelectric effect". The experimental resultof Curie’s brother verify that the converse piezoelectric effect,and gives the numericalequal quartz crystal, converse piezoelectric effect of the piezoelectricconstant in later.）
1942年到1945年期间，发现钛酸钡（BaTiO3）具有异常高的介电常数。此后不久，有人发现BaTiO3具有压电性。BaTiO3陶瓷的发现是压电材料的一个飞跃。（In discovery andunderstanding the piezoelectric ceramic of process had three periods:The first period is found that high dielectric constant; The second period isto realize the high dielectric constant from ferroelectricity. The third periodis found polarization process.）在发现和理解陶瓷的压电性方面。经历了三个阶段：第一阶段是发现高介电常数；第二阶段是认识到高介电常数起因于铁电性。第三阶段是发现极化过程。BaTiO3陶瓷的压电性一经发现，就得到实际应用。留声机用拾音器，压电换能器、滤波器等。
虽然如此，BaTiO3陶瓷也有缺点，即它的压电性弱，随温度和时间的变化又比石英晶体大。1954年美国B.贾菲等人发现了压电PbZrO3__PbTiO3(PZT)固溶体系统。这一系统材料具有比BaTiO3的高，并存在着与温度无关的变晶相界。其机电耦合系数、机械品质因数都比BaTiO3的大，温度稳定性和时间稳定性都比BaTiO3的好。逐步取代了BaTiO3的地位。（Huanm found that barium titanate (BaTiO3) has the highdielectric constant period 1942 to 1945. B. Jaffe found that the piezoelectricPbZrO3-PbTiO3 (PZT) solid solution system in USA in 1954.The parameter capability of material system is higher than BaTiO3, andthere is phaseboundary of the quartz crystal with temperature no relation. Theelectromechanical coupling coefficient, mechanical quality factor is bigger than BaTiO3,temperature stability andtime stability is better than BaTiO3. BaTiO3 has beengradually replaced by PZT.）
1965年，日本根据斯摩棱斯基法则，在PZT的基础上添加复合钙钛矿型结晶结构的第三成分——铌镁酸铅字[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]，因制成三元系压电陶瓷材料PCM。随着技术和工艺的完善，由此压电陶瓷广泛地应用在军事探测和日常生活之中。（In 1965, in PZT added the third composition of compositeperovskite’s crystal structure-niobium magnesium acid lead [Pb (Mg1/3Nb2/3) O3] according to smolenski principle in Japan.Human invented he PCM piezoelectric ceramic materials. Then,the application ofpiezoelectric ceramic has a very great development,and the applicationprospect is very broad. At present, the piezoelectric ceramic was studied by humanin-depth, the filmy and multilayerpiezoelectric ceramics are walking into our life gradually.）
纵观以上可诱生空气负离子材料的起源，都是上世纪甚至更久远的时候就已经有出现了，只是限于当时的应用方向和需求，未能规模化和民用化，现在负离子瓷砖盛行，无非是将前人的成果更广泛的应用，并非结构性创新。负离子瓷砖的发展，离不开专业知识的指导和清晰的推广、操作模式，突出能够诱生空气负离子瓷砖的正宗表现和专业性推广，才是催生负离子瓷砖健康发展的要务。
（作者系华南理工大学材料学博士，生物医学工程博士后，硕士生校外导师；化工高级工程师，中国颗粒制备与处理委员会理事，佛山市禅城区陶瓷行业协会会长，广东芬芳陶瓷有限公司董事长）
