论功能型建筑陶瓷的作用及其应用
时间：2021-01-07 00:04:24 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：将建筑陶瓷功能化是陶瓷行业的主要发展方向之一。本文对功能型建筑陶瓷，如自洁陶瓷、抗菌陶瓷、太阳能陶瓷、远红外辐射陶瓷、防静电陶瓷、发光陶瓷、调湿陶瓷、负离子陶瓷、多孔隔热陶瓷、透水砖、吸声陶瓷、吸收电磁波陶瓷和吸收二氧化碳陶瓷等方面进行了归纳，并阐述了各种功能型瓷砖的原理、工艺和应用。
关键词：功能型建筑陶瓷；自洁；抗菌；负离子；调湿；吸声；应用
1引言
在陶瓷矿物资源以及能源资源日益枯竭、劳动力日渐紧缺、节能减排要求不断提高以及国际低碳要求的大环境下，我国建筑卫生陶瓷正在逐渐从拼产量为主的经营方式向着以质量、规格、档次等为主的经营方式转变。
建筑陶瓷的功能化，是国内外建筑陶瓷行业的主要发展方向之一[1]。功能化建筑陶瓷是在保证装饰效果的前提下，赋予陶瓷其它功能，以提供人类更好的活动环境的一类陶瓷。同一类陶瓷产品的生产成本基本相同，在保证性价比前提下，陶瓷产品的价值随着功能的增加而提高，产品竞争力也会随之相应地增强[2]。建筑陶瓷的功能化还可以使陶瓷品种、规格多样化，更好地适应市场需求。
本文对各种功能型建筑陶瓷砖进行了总结，并阐述了它们的原理、生产工艺及其应用。
2功能型建筑陶瓷的作用及应用
2.1 自洁陶瓷
2.1.1光催化（亲水）陶瓷
二氧化钛（TiO2）在紫外线照射激发后具有光催化作用，在瓷砖表面负载一层纳米级TiO2颗粒，使得瓷砖具有自清洁和抗菌、除臭功能。这种薄膜透明无色，不影响釉面的装饰效果。此外，TiO2薄膜属于无机材料，具有不易燃和耐腐蚀的特性。
经紫外线激发后，TiO2涂层瓷砖的光催化作用会持续很长时间（长于夜间时间），能破坏有机物结构，提高瓷砖表面的润湿性。它所具有的功效如下：
（1） 灭菌
TiO2被激发后产生的电子-空穴对，具有强氧化性，当有机物、微生物、细菌等与二氧化钛薄膜接触时， 就被氧化成二氧化碳和水。
（2） 自清洁或易清洁性
由于TiO2涂层润湿性高，水可轻易在瓷砖表面铺展开。因此自来水、雨水在这种瓷砖表面就相当于清洁剂。油脂、灰尘不易粘附在光催化涂层上，容易脱离瓷砖面。综合表现为自清洁或易清洁性，可降低清洁剂的用量。
（3） 防雾
水滴是瓷砖表面雾化的直接原因。凝结水在润湿性高的TiO2涂层瓷砖表面铺展开来难以形成水滴，起到防雾作用。且干燥时又能去除污迹，使得瓷砖表面保持干净。这种性能在浴室尤其重要，使瓷砖具有优良的冲洗效果，如图1所示。
（4） 清新空气
在循环流动的空气中，光催化瓷砖将与其表面接触的微生物杀灭，从而具有除臭、清新空气的作用。
光催化TiO2瓷砖一般是用溶胶—凝胶法预先制备TiO2溶胶，然后采用浸渍提拉、离心或喷涂等方法，将TiO2溶胶涂在陶瓷表面，经500～700℃热处理后获得光催化瓷砖[3,4]。
光催化亲水瓷砖在20世纪70年代由日本发明，可用于卫生陶瓷、外墙釉面砖、医院病房等方面，正受到越来越多人的欢迎。
2.1.2疏水陶瓷
疏水是指固体表面上的表观接触角超过90°的一种表面现象。接触角超过120°，滑动角小于10°的超疏水表面就具有自洁和防污性能[5]。在瓷砖表面涂覆疏水性的涂层，疏水涂层是一种由有机和无机材料组合成的纳米颗粒，能减小瓷砖表面张力，从而显著增加瓷砖表面与外部液体的接触角，使液体形成液滴。同时易于滚动而带走表面的杂质（如灰尘），犹如荷叶的“荷叶作用”使水珠易于滚动，如图2所示。国外已有公司生产这种具有自洁和防污功能的疏水瓷砖。
2.2 抗菌陶瓷
在陶瓷釉中或表面上浸渍、喷涂或者滚印上无机抗菌剂，从而使陶瓷制品表面上的致病细菌控制在必要水平之下。抗菌陶瓷在保证陶瓷装饰效果的前提下，具有抗菌、除臭功能。
2.2.1银系抗菌陶瓷
将含有Ag+离子的无机物加入釉料中烧制抗菌釉。微量的Ag+离子进入菌体内部，破坏微生物细胞(细菌、病毒等)的呼吸系统及电子传输系统，引起活性酶的破坏或氨基酸的坏死[6]。与此同时，Ag+离子的催化作用可将氧气或水中的溶解氧转换为具有抗菌作用的活性氧。
2.2.2光触媒钛系抗菌陶瓷
光触媒TiO2不仅具有自洁功能，还具有很强的抗菌功能。在大于其带隙能的紫外线照射后，TiO2的光催化作用能将环境中有害有机物降解为CO2和H2O，且光照下生成的过氧化氢和羟基自由基，具有杀菌作用[7]。
2.2.3 稀土激活银系、光触媒系复合抗菌陶瓷
在银系、光触媒抗菌剂中加入含有稀土元素的原料而制成。光触媒受到紫外线照射时，产生电子—空穴对，稀土元素的价电子带因俘获光催化电子而被激活[8]。由于稀土元素的激活，使抗菌剂的表面活性增大，达到提高抑菌的效果，产生保健、抗菌、净化空气的综合功效。
2.2.4 远红外抗菌陶瓷
将远红外材料(锆、锰、铁、钴、镍其氧化物等)加入到陶瓷原料中烧制成瓷，在常温下能发射出8～18?滋m波长的远红外线。红外辐射能直接穿透细胞壁，细菌体分泌的毒素在此环境下容易受到破坏，能有效破坏菌体的新陈代谢和抑制其生长繁殖，从而具有杀菌功能[9]。而且远红外线具有优良的保健功能。
2.3 太阳能陶瓷
随着能源价格上涨，以及更多环保政策的出台，太阳能利用产业正经历高速的发展。瓷砖所占空间面积巨大，将瓷砖与太阳能技术结合具有重大的意义。
2.3.1太阳能发电瓷砖
太阳能光伏电池瓷砖是在釉层里加入氧化锡或氧化钴电极层，然后在釉料表面复合硅层（即光伏电池）和透明保护膜；或直接在坯体表面复合多层有机硅、透明导电膜和防反射保护膜，接线后瓷砖就具有太阳能发电作用[10]。太阳能瓷砖可用于屋顶砖、外墙砖，还可联合有机硅层与瓷砖结构来做成隔声系统。图3显示的是高速公路上安装的光伏电池瓷砖。
