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    近日，瀏覽網(wǎng)站看到，某某講到“為了抬高售價，商家給產(chǎn)品貼上了各種“高科技”標簽：……“除甲醛的負離子瓷磚”……不少消費者為這些云里霧里的高科技產(chǎn)品大掏腰包，殊不知自己花高價買入的卻是一些偽科技產(chǎn)品。…但因為負離子瓷磚中的礦物質(zhì)通常含有微量放射性元素，由放射作用產(chǎn)生負離子…”作為資深的材料研究人員，對此我有話說，覺得應該好好的正本清源一下。

   負離子能夠分解甲醛，這個我認為是毋庸置疑的，我們很多的人知道光觸媒——“二氧化鈦”能夠在光照下實現(xiàn)分解甲醛，但是，估計某人一定是在看到新生事物時忘記了本源，不知道其中具體原因——光觸媒為何能夠分解甲醛？！

    光觸媒（銳鈦礦型二氧化鈦微納米顆粒）能夠起到分解甲醛的作用，是因為光觸媒一經(jīng)光照，二氧化鈦的電子便會從價電帶躍遷至導電帶（圖1），在光觸媒表面形成電子（e-）電洞（h+）對，帶負電的電子與氧結(jié)合產(chǎn)生負氧離子（O2-），最終通過和空氣中的水（H2O）或者氫自由基（H+）等結(jié)合形成氫氧自由基（·OH）等基團；帶正電的電洞與水結(jié)合產(chǎn)氫氧自由基（·OH）等基團，這兩者在化學上都是極不穩(wěn)定的物質(zhì)，當有機物質(zhì)（碳氫化合物）接觸到光觸媒表面時，便會分別和負氧離子及氫氧自由基結(jié)合，并最終被氧化成二氧化碳（CO2）和水（H2O）。這一連串的反應，化學上稱為「氧化還原反應」。

圖1 二氧化鈦光觸媒光照作用原理

    分析光觸媒能夠分解甲醛的實質(zhì)是產(chǎn)生了電子（e-）電洞（h+）對，進而形成了氫氧自由基（·OH）或者超氧自由基（·O2-），才具備能夠分解甲醛等有害氣體的能力。那既然光觸媒光照后產(chǎn)生的電子（e-）能夠分解甲醛等有害氣體，那么，為什么負離子瓷磚產(chǎn)生的負離子——電子（e-）就不具備這個功能呢？讓人難于理解！

    其實，能夠產(chǎn)生負離子的瓷磚，其負離子并不是瓷磚本身所釋放出來的，這個基本的觀念需要理解。通過瓷磚產(chǎn)生的負離子其在分解甲醛等方面的功效和光觸媒是一樣的。同時，由于負離子很容易被空氣中的氧氣等俘獲，從而形成空氣負氧離子，并沒有大小負氧離子或者生態(tài)負氧離子之分，其結(jié)構(gòu)應該和自然界產(chǎn)生的負離子一樣。

    談到負離子瓷磚，產(chǎn)生負離子的機制，從原理上來說途徑只有一條——那就是電離靠近他的物質(zhì)（空氣、塵埃等），能夠?qū)崿F(xiàn)電離空氣或者塵埃的辦法，通常是強電場電離或放射性物質(zhì)衰變釋放α粒子電離空氣等來實現(xiàn)。

    能夠在微觀領(lǐng)域產(chǎn)生強電場的材料，一般是“壓電陶瓷”材料，壓電陶瓷的兩端受壓時，會呈現(xiàn)帶有不同電荷的反應（圖2），如果將壓透明電陶瓷研磨成超細顆粒（小于1微米）后，在瓷磚生產(chǎn)過程的淋釉環(huán)節(jié)中，將超細壓電材料和釉料混合均勻后，淋在瓷磚的表面，利用燒制瓷磚過程中的高溫，將壓電材料顆粒分散固定在瓷磚表面（圖3），同時，通過調(diào)節(jié)膨脹系數(shù)，使得壓電材料的熱膨脹系數(shù)略小于瓷磚表面釉料的膨脹系數(shù)，這樣，在瓷磚燒成后，壓電材料受到一個自然的壓力，在受壓條件下，其會在壓電陶瓷顆粒的兩端形成一個微型的電場，該微型電場能夠電離靠近陶瓷表面的物質(zhì)，使其產(chǎn)生正負離子。該類型負離子瓷磚產(chǎn)品的典型代表是廣東芬芳陶瓷有限公司生產(chǎn)的芬芳負離子瓷磚。

圖2壓電陶瓷

圖3 壓電型負離子瓷磚原理

    通過采用放射性材料，通過放射性元素衰變釋放的射線電離空氣，形成正負離子，也是一種可行的方法。在此，肯定會有很多人談放射性元素就害怕，其實放射性材料只要是明白了其應用范圍，完全可以安全的應用于陶瓷中。

    首先，我們要明白一個簡單的道理——所有的自然界物質(zhì)，基本上都存在放射性，只是劑量的問題。我們每天都要接受來自地球本體的放射性元素輻射、來自太空的宇宙射線輻射、人工電器設(shè)備的電磁輻射等，我國現(xiàn)行輻射防護的基本劑量限值規(guī)定公眾照射的年有效劑量為 1毫西弗，按照此規(guī)定量，一次X光檢查，大約相當于1.2年的規(guī)定劑量，自然界的輻射量相當于2.4年的規(guī)定劑量，1次胸部CT大約相當于6.9年的規(guī)定劑量，一次全身CT大約相當于60-70年的規(guī)定劑量，由此來看，我們在正常生活中，接受到的輻射劑量遠大于規(guī)定值，因此，輻射其實也沒有想象的那么可怕??！

圖4 日常生活輻射劑量

    α粒子是一種放射性粒子，由兩個質(zhì)子及兩個中子組成，并不帶任何電子，亦即等同于氦-4的內(nèi)核，或電離化后的氦-4，He2+。通常具有放射性而原子量較大的化學元素，會透過α衰變放射出α粒子，從而變成較輕的元素，直至該元素穩(wěn)定為止。由于α粒子的體積比較大，又帶兩個正電荷，有很強的電離本領(lǐng)，這種性質(zhì)既可利用，也有可能帶來一定破壞性，大量的吸入對人體內(nèi)組織有一定破壞作用。因此，它的能量散失得較快，穿透能力在眾多電離輻射中是最弱的，人類的皮膚或一張紙已能隔阻α粒子，α粒子釋放出的放射性同位素在人體外部不構(gòu)成危險。因此，如果能夠合理的利用衰變過程中產(chǎn)生α粒子的放射性材料，利用其釋放出的α粒子的強電離作用，同時，做到將該放射性元素完全固封在基材內(nèi)，是完全可以被利用來制造負離子瓷磚的。

    自然界中衰變能夠產(chǎn)生α粒子的放射性元素主要有：釙（Po）、氡（Rn）、鈁（Fr）、鐳（Ra）、錒（Ac）、釷（Th）、鏷（Pa）和鈾（U）等；其中釷（232Th）由于其衰變周期長（140億年），化學性質(zhì)穩(wěn)定，危害小，成本低，被廣泛應用于：（1）電真空和照明工業(yè)，如煤氣燈紗罩、電子管的電極材料、磁控管陰極等；（2）冶金工業(yè)：用作耐高溫的鎢釷合金、不銹鋼焊條以及噴氣式飛機和火箭技術(shù)中的鎂釷合金等；（3）耐火材料：ThO2用于制造高級耐火坩堝和其他作業(yè)溫度高達2700℃耐火材料；（4）化學工業(yè)：金屬釷、ThO2及釷的其他化合物可用作化學工業(yè)的催化劑；（5）可作為核燃料使用；（6）醫(yī)學放射性檢查：二氧化釷膠體造影劑（含ThO2）等領(lǐng)域。因此，利用釷（232Th）衰變釋放α粒子將空氣電離，形成負離子是可行的，但關(guān)鍵是如何控制好量和使用方式。

    釷在生產(chǎn)瓷磚的原材料硅酸鋯（或鋯英砂）中，是一種伴生的元素，因此，瓷磚本身或多或少都含有釷，并且有一定的放射性（包含其他原料中的放射性元素產(chǎn)生的放射性），對此，國家也制定了相關(guān)的瓷磚放射性標準——GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》，標準中根據(jù)陶瓷產(chǎn)品放射性的不同將其分為 A、B、C三類，具體指標如下：

    A 類：同時滿足 IRa≤1.0，Ir≤1.3

    B 類：不滿足 A 類要求，但同時滿足 IRa≤1.3，Ir≤1.9

    C 類：不滿足 A、B 類要求，但滿足 Ir≤2.8（其中：IRa為內(nèi)照射指數(shù)，Ir為外照射指數(shù)）

    A類裝修材料的放射性最低，其產(chǎn)銷與使用領(lǐng)域不受限制。B類裝修材料不能用在住宅、醫(yī)院、學校等Ⅰ類民用建筑的內(nèi)部裝飾，但能用于Ⅰ類民用建筑的外部裝飾及其它一切建筑物的內(nèi)、外裝飾。C類裝修材料只能用于建筑物的外部裝飾及室外其它用途。因此，如果能夠?qū)⒑Q（232Th）物質(zhì)應用到瓷磚中，并且滿足瓷磚的放射性為A類標準，其使用的范圍將不會受到任何限制，并且還利用了釷（232Th）衰變釋放α粒子將空氣電離，形成負離子的特性，將瓷磚賦予了新的功能，是一個放射性元素合理利用的典范。

    目前，市面上售賣的負離子粉，含有大量的釷（232Th）化合物，其衰變產(chǎn)生的α粒子能導致大量負離子的產(chǎn)生，將其精選，加入到陶瓷原料中后，可制備出能產(chǎn)生負離子的瓷磚。如果該瓷磚能夠符合國標中的放射性A類標準，完全可以被廣泛使用，不需要談放射性元素就否定科學。目前，諸多品牌負離子產(chǎn)品，均是采用含釷（232Th）的負離子粉來制備負離子瓷磚，只要是符合國家標準的產(chǎn)品，均可以放心使用。

    本人認為，負離子瓷磚的發(fā)展需要規(guī)范，企業(yè)要嚴格遵守瓷磚的各項基本國家標準，只有這樣才能讓消費者放心購買，才能讓負離子瓷磚這一功能性產(chǎn)品得到廣大消費者的認可。嚴格上來說，行業(yè)也無需再搞相關(guān)負離子瓷磚標準，只要遵照現(xiàn)有的國家標準執(zhí)行就完全可以了。（作者系廣東芬芳陶瓷有限公司董事長、華南理工大學材料學博士 胡大為）