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    近日，瀏覽網(wǎng)站看到，某某講到“為了抬高售價(jià)，商家給產(chǎn)品貼上了各種“高科技”標(biāo)簽：……“除甲醛的負(fù)離子瓷磚”……不少消費(fèi)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(jià)買(mǎi)入的卻是一些偽科技產(chǎn)品。…但因?yàn)樨?fù)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(fù)離子…”作為資深的材料研究人員，對(duì)此我有話說(shuō)，覺(jué)得應(yīng)該好好的正本清源一下。

   負(fù)離子能夠分解甲醛，這個(gè)我認(rèn)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(shí)現(xiàn)分解甲醛，但是，估計(jì)某人一定是在看到新生事物時(shí)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?yàn)楣庥|媒一經(jīng)光照，二氧化鈦的電子便會(huì)從價(jià)電帶躍遷至導(dǎo)電帶（圖1），在光觸媒表面形成電子（e-）電洞（h+）對(duì)，帶負(fù)電的電子與氧結(jié)合產(chǎn)生負(fù)氧離子（O2-），最終通過(guò)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(tuán)；帶正電的電洞與水結(jié)合產(chǎn)氫氧自由基（·OH）等基團(tuán)，這兩者在化學(xué)上都是極不穩(wěn)定的物質(zhì)，當(dāng)有機(jī)物質(zhì)（碳?xì)浠衔铮┙佑|到光觸媒表面時(shí)，便會(huì)分別和負(fù)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(yīng)，化學(xué)上稱(chēng)為「氧化還原反應(yīng)」。

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(shí)質(zhì)是產(chǎn)生了電子（e-）電洞（h+）對(duì)，進(jìn)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(fù)離子瓷磚產(chǎn)生的負(fù)離子——電子（e-）就不具備這個(gè)功能呢？讓人難于理解！

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

    談到負(fù)離子瓷磚，產(chǎn)生負(fù)離子的機(jī)制，從原理上來(lái)說(shuō)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(qiáng)電場(chǎng)電離或放射性物質(zhì)衰變釋放α粒子電離空氣等來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    能夠在微觀領(lǐng)域產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)的材料，一般是“壓電陶瓷”材料，壓電陶瓷的兩端受壓時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)帶有不同電荷的反應(yīng)（圖2），如果將壓透明電陶瓷研磨成超細(xì)顆粒（小于1微米）后，在瓷磚生產(chǎn)過(guò)程的淋釉環(huán)節(jié)中，將超細(xì)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(guò)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(shí)，通過(guò)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(gè)自然的壓力，在受壓條件下，其會(huì)在壓電陶瓷顆粒的兩端形成一個(gè)微型的電場(chǎng)，該微型電場(chǎng)能夠電離靠近陶瓷表面的物質(zhì)，使其產(chǎn)生正負(fù)離子。該類(lèi)型負(fù)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(fù)離子瓷磚。

圖2壓電陶瓷

圖3 壓電型負(fù)離子瓷磚原理

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

    首先，我們要明白一個(gè)簡(jiǎn)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(wèn)題。我們每天都要接受來(lái)自地球本體的放射性元素輻射、來(lái)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(guó)現(xiàn)行輻射防護(hù)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(dāng)于1.2年的規(guī)定劑量，自然界的輻射量相當(dāng)于2.4年的規(guī)定劑量，1次胸部CT大約相當(dāng)于6.9年的規(guī)定劑量，一次全身CT大約相當(dāng)于60-70年的規(guī)定劑量，由此來(lái)看，我們?cè)谡Ｉ钪校邮艿降妮椛鋭┝窟h(yuǎn)大于規(guī)定值，因此，輻射其實(shí)也沒(méi)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(gè)質(zhì)子及兩個(gè)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(xué)元素，會(huì)透過(guò)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(gè)正電荷，有很強(qiáng)的電離本領(lǐng)，這種性質(zhì)既可利用，也有可能帶來(lái)一定破壞性，大量的吸入對(duì)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(lèi)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(xiǎn)。因此，如果能夠合理的利用衰變過(guò)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(qiáng)電離作用，同時(shí)，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(lái)制造負(fù)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(zhǎng)（140億年），化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，危害小，成本低，被廣泛應(yīng)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(jī)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(jí)耐火坩堝和其他作業(yè)溫度高達(dá)2700℃耐火材料；（4）化學(xué)工業(yè)：金屬釷、ThO2及釷的其他化合物可用作化學(xué)工業(yè)的催化劑；（5）可作為核燃料使用；（6）醫(yī)學(xué)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(fù)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(duì)此，國(guó)家也制定了相關(guān)的瓷磚放射性標(biāo)準(zhǔn)——GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》，標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)陶瓷產(chǎn)品放射性的不同將其分為 A、B、C三類(lèi)，具體指標(biāo)如下：

    A 類(lèi)：同時(shí)滿足 IRa≤1.0，Ir≤1.3

    B 類(lèi)：不滿足 A 類(lèi)要求，但同時(shí)滿足 IRa≤1.3，Ir≤1.9

    C 類(lèi)：不滿足 A、B 類(lèi)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(lèi)裝修材料的放射性最低，其產(chǎn)銷(xiāo)與使用領(lǐng)域不受限制。B類(lèi)裝修材料不能用在住宅、醫(yī)院、學(xué)校等Ⅰ類(lèi)民用建筑的內(nèi)部裝飾，但能用于Ⅰ類(lèi)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(lèi)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(yīng)用到瓷磚中，并且滿足瓷磚的放射性為A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，其使用的范圍將不會(huì)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(fù)離子的特性，將瓷磚賦予了新的功能，是一個(gè)放射性元素合理利用的典范。

    目前，市面上售賣(mài)的負(fù)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(dǎo)致大量負(fù)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(fù)離子的瓷磚。如果該瓷磚能夠符合國(guó)標(biāo)中的放射性A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，完全可以被廣泛使用，不需要談放射性元素就否定科學(xué)。目前，諸多品牌負(fù)離子產(chǎn)品，均是采用含釷（232Th）的負(fù)離子粉來(lái)制備負(fù)離子瓷磚，只要是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，均可以放心使用。

    本人認(rèn)為，負(fù)離子瓷磚的發(fā)展需要規(guī)范，企業(yè)要嚴(yán)格遵守瓷磚的各項(xiàng)基本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能讓消費(fèi)者放心購(gòu)買(mǎi)，才能讓負(fù)離子瓷磚這一功能性產(chǎn)品得到廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。嚴(yán)格上來(lái)說(shuō)，行業(yè)也無(wú)需再搞相關(guān)負(fù)離子瓷磚標(biāo)準(zhǔn)，只要遵照現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)、華南理工大學(xué)材料學(xué)博士 胡大為）