戴永剛　羅鳳鉆　高張海

摘 要：本文簡述了紅外輻射的機(jī)理和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，指出過渡金屬氧化物紅外輻射率高，但熱膨脹系數(shù)較大、耐熱沖擊性較差，因此，應(yīng)用范圍受到較大的限制。但將其與熱膨脹系數(shù)較小的堇青石或莫來石等物質(zhì)復(fù)合，可有效改善其性能，以廣大紅外輻射材料的應(yīng)用領(lǐng)域。最后，提出了紅外輻射理論未來研究的重點(diǎn)和紅外輻射材料未來發(fā)展的趨勢。

關(guān)鍵詞：紅外輻射；過渡金屬氧化物；陶瓷；保健

1 引言

傳統(tǒng)的建筑衛(wèi)生陶瓷以裝飾美化、易清潔打理和耐久性等為主要目標(biāo)，但隨著生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的廣泛應(yīng)用，人們對建筑衛(wèi)生陶瓷有了更高層次的需求。在傳統(tǒng)建筑衛(wèi)生陶瓷的基礎(chǔ)上，注重開發(fā)和賦予產(chǎn)品新的功能，提出了綠色環(huán)保和功能性的一體化要求。近年來，功能型建筑衛(wèi)生陶瓷的研制、開發(fā)和應(yīng)用得到了迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了自潔陶瓷、太陽能陶瓷、抗菌陶瓷、負(fù)離子陶瓷、調(diào)濕陶瓷以及紅外輻射陶瓷等新型建筑衛(wèi)生陶瓷[1]。

自從紅外線被發(fā)現(xiàn)以來，紅外技術(shù)得到了廣泛而深入的研究，高輻射率材料的研究成為紅外材料研究的熱點(diǎn)。由多原子組成的具有大分子結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，多原子在振動(dòng)過程中容易改變分子的對稱性而使偶極矩發(fā)生變化，使陶瓷材料具有較高的輻射率[2]。所以，研究使用陶瓷制備技術(shù)獲得具有高輻射率的紅外輻射材料越來越受到人們的重視。紅外輻射陶瓷是運(yùn)用無機(jī)化合物及微量金屬或特定的天然礦石分別以不同的比例混合，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)使其在一定的紅外波段范圍內(nèi)具有較高的輻射率和輻射強(qiáng)度的陶瓷材料。通過對其原料的選擇、配方的比例和陶瓷的燒結(jié)工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化是獲得高紅外輻射率的關(guān)鍵。目前，紅外輻射陶瓷在軍事技術(shù)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、空間技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等不同領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用[3]。近年來，有關(guān)高輻射率紅外輻射陶瓷材料的研究已從過去的中高溫加熱技術(shù)方面的應(yīng)用擴(kuò)展到食品保鮮、航空航天、催化凈化、醫(yī)療保健、動(dòng)植物的培養(yǎng)等方面[4]。由于紅外陶瓷在常溫下具有高輻射率、耐腐蝕、價(jià)格低廉等優(yōu)越的性能，用其進(jìn)行室內(nèi)裝潢，可有效活化空氣，促進(jìn)人體新陳代謝，故將紅外輻射理論運(yùn)用到建筑陶瓷領(lǐng)域中，開發(fā)出新的具有生態(tài)功能的建筑衛(wèi)生陶瓷具有深遠(yuǎn)的意義。與中高溫紅外輻射陶瓷材料相比，常溫紅外輻射陶瓷材料的輻射率高（>85%），且在常溫下具有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，無需熱源，可吸收周圍環(huán)境熱量，然后以遠(yuǎn)紅外能量形式輸出[3]。因此，有關(guān)紅外輻射在日用陶瓷領(lǐng)域和建筑陶瓷領(lǐng)域中的應(yīng)用研究具有較大的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的前景，也引起了國內(nèi)外專家極大的關(guān)注。

2 紅外輻射的機(jī)理

紅外輻射也叫熱輻射，是物體的固有屬性，一切高于絕對零度的物體都會發(fā)生紅外輻射，在人類生存的環(huán)境中紅外輻射無處不在。紅外輻射的波長通常為0.76～1000 μm，一般將波長為2.5～1000 μm稱為遠(yuǎn)紅外，紅外輻射既具有波動(dòng)性又具有粒子性，這種光譜可以被紅外輻射材料吸收和發(fā)射，從而為人們的生活和生產(chǎn)發(fā)揮作用[5]。紅外輻射源于組成材料的分子、原子或離子體系內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化。量子理論研究表明，物質(zhì)吸收和發(fā)射紅外光的實(shí)質(zhì)是分子偶極矩的變化與光的振蕩電場相互作用的結(jié)果[6]。相關(guān)研究表明，電子的躍遷主要促進(jìn)短波區(qū)紅外線的吸收，而在長波區(qū)則與晶格振動(dòng)特性有關(guān)，分子發(fā)生振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)伴隨偶極矩的變化所產(chǎn)生的輻射是材料發(fā)生輻射的原因。根據(jù)對稱性原則：粒子振動(dòng)時(shí)的對稱性越低，偶極矩的變化就越大，其紅外輻射性能就越強(qiáng)。

大多數(shù)紅外輻射陶瓷材料是由多原子組成的大分子物質(zhì)，多離子體系在振動(dòng)過程中容易改變分子的對稱性而使偶極矩發(fā)生變化，促進(jìn)紅外線的吸收和發(fā)射。材料的紅外輻射特性與材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶格缺陷以及所含雜質(zhì)密切相關(guān)，通過調(diào)整晶格振動(dòng)頻率、使晶格發(fā)生畸變和進(jìn)行化學(xué)摻雜是改善材料紅外輻射性能的關(guān)鍵[5]。調(diào)整晶格固有振動(dòng)頻率可促進(jìn)材料吸收不同波長的紅外光譜。晶體中存在雜質(zhì)或缺陷時(shí)，容易產(chǎn)生晶格畸變，導(dǎo)致晶格周期性的破壞，降低晶格振動(dòng)的對稱性，使偶極矩變化增大，從而增強(qiáng)材料的紅外輻射性能。另外，在有雜質(zhì)的局部地區(qū)，在電子禁帶能隙中出現(xiàn)雜質(zhì)能級，為價(jià)帶中電子與空穴的躍遷提供了條件，使晶體中自由載流子濃度增大，提高了晶體的紅外吸收性能[7]。

3 紅外輻射材料國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

紅外輻射及紅外技術(shù)的應(yīng)用離不開陶瓷材料，陶瓷制備技術(shù)是獲得具有較高輻射率的紅外輻射材料的最常用方法，所以紅外輻射陶瓷材料的研究是紅外技術(shù)研究的重點(diǎn)。早在1938年，美國就使用紅外加熱技術(shù)對汽車噴漆進(jìn)行干燥，開始有意識的利用紅外輻射技術(shù)。日本對紅外輻射加熱材料的研究更是處于世界的領(lǐng)先水平。日本的CRC公司推出的CRC1100、CRC1150等產(chǎn)品，其紅外輻射材料的主要成分為CoO、Cr2O3、Fe2O3、Mo2O3、SiO2等[8]。日本高島廣夫、高田弘一等采用Fe2O3、Mn2O3、CuO、CoO等過渡金屬氧化物為原料，合成出法向全波段輻射率大于0.90的高輻射紅外陶瓷材料，該材料在全波段均存在極高的光譜發(fā)射率，紅外輻射特性接近黑體[8]。上世紀(jì)八十年代起，紅外技術(shù)傳入我國，紅外輻射材料的應(yīng)用研究引起了學(xué)者們的極大關(guān)注，而紅外輻射陶瓷材料也成為紅外輻射材料發(fā)展的主導(dǎo)方向之一。

3.1 過渡金屬氧化物型紅外輻射陶瓷材料

過渡金屬氧化物中的一種或者幾種混合在一起會形成AB2O4，類似尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體，A和B分別代表2價(jià)和3價(jià)金屬陽離子，并分別填充于尖晶石的四面體和八面體間隙中。尖晶石晶格振動(dòng)所引起的格波的光學(xué)頻率與紅外線頻率相近，當(dāng)物質(zhì)受到紅外線照射時(shí)，紅外輻射可與晶體內(nèi)部偶極子發(fā)生共振，促進(jìn)紅外吸收和發(fā)射。當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)中摻入雜質(zhì)時(shí)，特別是當(dāng)四面體空隙或八面體空隙被不同的金屬離子占據(jù)時(shí)，在雜質(zhì)格點(diǎn)上造成電荷失衡，同時(shí)離子之間會產(chǎn)生電子交換行為，引起電子在不同的能級間躍遷，增強(qiáng)紅外波段的吸收，同時(shí)在雜質(zhì)或者缺陷處會引起晶格畸變，降低晶格振動(dòng)的對稱性，偶極矩變化增大，促進(jìn)材料紅外吸收。常見的尖晶石結(jié)構(gòu)有正尖晶石、反尖晶石和混合尖晶石三種，正尖晶石的紅外輻射率很低，反尖晶石的輻射率有高有低，混合尖晶石的輻射率通常很高[9]。

姜澤春[10]等詳細(xì)研究了尖晶石礦物的熱輻射特性，指出鐵系尖晶石的輻射率在尖晶石類礦物中是最大的，并較為系統(tǒng)地研究了尖晶石族礦物的紅外輻射性質(zhì)。張英[11]等以Co2O3、NiO、ZnO和Fe2O3為原料利用高溫固相反應(yīng)法在1250℃下合成Co0.6Zn0.4NixFe2-xO4（x=0.7，0.8，0.9）尖晶石型鐵氧體，當(dāng)x=0.8時(shí)其在8～14 μm波段的紅外發(fā)射率高達(dá)0.920；如果進(jìn)行Gd3+、Ni2+共同摻雜，發(fā)現(xiàn)Ni2+取代Fe3+占據(jù)八面體空位，Gd3+傾向于在間隙位置和晶界處存在，促進(jìn)紅外輻射性能的改善，當(dāng)Gd3+/Ni2+比例為0.2時(shí)，8～14 μm紅外發(fā)射率可提高到0.938。徐慶[12]等采用常規(guī)固相燒結(jié)法制備了Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系過渡金屬氧化物紅外輻射陶瓷。研究表明，Co、Cu等元素在Fe3O4、Mn3O4中的固溶，F(xiàn)e3O4、CoFe2O4等尖晶石和CuFe2O4、CuMn2O4等混合尖晶石的形成，促使晶格畸變，晶格對稱性降低，相應(yīng)增強(qiáng)了晶格震動(dòng)的非簡諧效應(yīng)，使得過渡金屬氧化物紅外輻射陶瓷在8～14 μm的遠(yuǎn)紅外波段產(chǎn)生較高的輻射率，其常溫紅外輻射率達(dá)到0.930。

3.2 過渡金屬氧化物基紅外輻射復(fù)合材料

過渡金屬氧化物雖然紅外發(fā)射率高，但是熱膨脹系數(shù)較大、耐熱沖擊性差，往往只能以粉體或涂料的形式加以使用，應(yīng)用范圍受到較大的限制。因此人們將其與熱膨脹系數(shù)較小的堇青石或莫來石等物質(zhì)復(fù)合以改善其性能。

堇青石結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的輻射特性，其離子排列疏松，晶格內(nèi)有較大的空腔，熱穩(wěn)定性好，具有較高的耐熱性和抗熱沖擊性。在復(fù)相體系中引入堇青石不僅可以降低熱膨脹系數(shù)，提高材料在使用過程中的抗震性，而且可以彌補(bǔ)某些其它組元在部分波段內(nèi)輻射率低的不足[13]。其中的Mg2+容易被其他離子所取代，引起晶格畸變，降低晶格振動(dòng)的對稱性，產(chǎn)生紅外輻射，其紅外輻射率在75%以上。堇青石與過渡金屬氧化物結(jié)合制備復(fù)合體系紅外輻射陶瓷材料不僅可以降低熱膨脹系數(shù)，提高材料在使用過程中的抗震性，而且可以彌補(bǔ)某些組元在部分波段內(nèi)輻射率低的不足[13]。日本的高島廣夫等將過渡金屬氧化物在1150℃下燒結(jié)后加入堇青石再次燒結(jié)，發(fā)現(xiàn)加入50～60%的堇青石對紅外輻射率并沒有產(chǎn)生很大影響，同時(shí)又降低了成本，耐熱沖擊性能也得到改善[9]。付亞平[14]以合成的堇青石為主要原料，添加少量的Mn2O、Fe2O3、CuO、Cr2O3等過渡金屬氧化物，采用陶瓷燒成工藝制備出紅外輻射率為0.86～0.89的紅外輻射陶瓷材料。將該材料運(yùn)用于熱敷袋和醫(yī)用熱理療器中，通過臨床觀察證實(shí)紅外輻射療法對于人體有治療和保健作用。李艷[3]把利用溶膠-凝膠法制備的堇青石和FeMnCuO4尖晶石型鐵氧體粉末按一定的比例混合后，經(jīng)研磨和煅燒得到紅外輻射陶瓷粉體，當(dāng)鐵氧體含量為5%時(shí)復(fù)合陶瓷粉體的遠(yuǎn)紅外輻射率為0.94左右。崔萬秋[15]等利用堇青石和過渡金屬氧化物復(fù)合制備了低溫遠(yuǎn)紅外輻射陶瓷材料，該材料在整個(gè)紅外波段輻射率都在87%以上。研究表明，堇青石的加入可以大大改善材料的熱膨脹性能和耐沖擊性能。徐慶[12]等采用常規(guī)固相燒結(jié)法制備了Fe2O3-MnO2-Co2O3-CuO系過渡金屬分別與堇青石和高嶺土組成的復(fù)合體系紅外輻射陶瓷，其常溫紅外輻射率達(dá)到0.910～0.930。

潘儒宗[16]等人探討了以莫來石為基質(zhì)，添加適當(dāng)?shù)倪^渡金屬氧化物，制備紅外輻射材料，并對紅外輻射特性及添加劑提高紅外輻射率的機(jī)理進(jìn)行了分析。此外，還有報(bào)導(dǎo)添加適當(dāng)?shù)拈L石或粘土可進(jìn)一步改善紅外輻射陶瓷材料的熱力學(xué)性質(zhì)。

3.3 堇青石體系與其他化合物的復(fù)合

目前，制備紅外輻射陶瓷使用的原料主要是過渡金屬及其氧化物，或SiC等黑色陶瓷材料，制得的陶瓷材料多為黑色或深色，限制了紅外輻射陶瓷的應(yīng)用發(fā)展。因此在不影響材料的紅外輻射性能的前提下制備常溫白色紅外輻射陶瓷材料應(yīng)用于日用建筑衛(wèi)生陶瓷或醫(yī)療器械中具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。劉維良[17]等對比了液相共沉淀法和固相合成法制備的MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2系遠(yuǎn)紅外白色陶瓷粉，研究表明液相共沉淀法制備的陶瓷粉顆粒尺寸為納米級，大小均勻，通過添加少量的稀土氧化物和過渡金屬氧化物能夠提高遠(yuǎn)紅外陶瓷粉體材料的晶格振動(dòng)活性，從而顯著提高遠(yuǎn)紅外陶瓷粉的法向全輻射發(fā)射率，使該陶瓷粉的法向全輻射發(fā)射率達(dá)到94%。在日用基釉中添加10wt%的遠(yuǎn)紅外陶瓷粉，制備的常溫遠(yuǎn)紅外日用陶瓷的釉面光澤度和顯微硬度有所提高，法向全輻射發(fā)射率達(dá)到83%以上。同時(shí)劉曉芳[18]等也對Ti4+離子固溶堇青石進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果表明將TiO2加入到Al2O3、SiO2、MgCO3中得到材料的紅外輻射性能較高。

4 紅外輻射專利趨勢

紅外輻射專利申請是近30年才開始的，前10年專利申請數(shù)量增速較緩，中間10年略有波折，先下后上，后10年的申請數(shù)量突飛猛進(jìn)，增長迅速。紅外輻射專利的申請最早追朔到1985年，當(dāng)年涉及紅外輻射裝置、產(chǎn)品、方法等專利的申請量為15件，以后呈逐年上升趨勢，到1995年的申請量達(dá)到了56件。1995～1997年的申請量略有下降，后重新出現(xiàn)增長勢頭，到2006年已經(jīng)達(dá)到148件了。從2007年開始，申請數(shù)量呈直線上升，到2012年達(dá)到了303件。2013年因?qū)＠_滯后的原因，使得大部分專利未能進(jìn)入統(tǒng)計(jì)。圖1為近20年紅外輻射專利申請趨勢圖。

紅外輻射專利技術(shù)研究大部分集中在科研院所和高校，排名前10位占了7個(gè)。從圖2申請人構(gòu)成分析圖可以看到，排名前4位的申請數(shù)量占總數(shù)的一半以上，分別是中科院上海技術(shù)物理研究所、山東理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和伊斯曼柯達(dá)公司，其中，中科院上海技術(shù)物理研究所的申請數(shù)量占15.4%。

5 紅外輻射的應(yīng)用領(lǐng)域

隨著紅外技術(shù)的快速發(fā)展，紅外陶瓷材料的應(yīng)用日益廣泛，從傳統(tǒng)的干燥加熱領(lǐng)域逐漸向建筑材料、抗菌材料、醫(yī)療保健、燃料活化等領(lǐng)域拓展。

5.1 紅外干燥和加熱

高效紅外輻射陶瓷材料是指在相應(yīng)的使用溫度及較寬的波段內(nèi)具有較高發(fā)射率的材料，并要求該材料在紅外全波長范圍的輻射率值接近于1。它主要應(yīng)用于糧食、油漆、塑料制品等多種工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的干燥及高溫爐、金屬熱處理爐、烤箱、輻射器等的加熱。這種加熱方式在空氣或者真空中都能有效地傳遞熱量，紅外熱傳遞效率高而且無污染，在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)內(nèi)外同時(shí)加熱、干燥和加熱的效率，而且能耗少，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面得到了廣泛的應(yīng)用，具有明顯的節(jié)能效果[19]。用高輻射紅外陶瓷材料制成紅外烤干設(shè)備，可帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，越來越多的國家開始重視這一技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

5.2 抗菌材料

在陶瓷原料中添加Zr、Mn、Fe、Co、Ni及其氧化物等燒制成瓷，在常溫下能發(fā)射出8～18 μm波長的遠(yuǎn)紅外線。該波段的紅外輻射能夠直接穿透細(xì)胞壁，產(chǎn)生的熱效應(yīng)能夠有效破壞菌體的新陳代謝和生長繁殖，從而具有殺菌功能[1]。用含遠(yuǎn)紅外陶瓷材料的包裝或容器保存蔬菜、水果、果汁等能起到抑菌保鮮作用，防止食品腐敗變質(zhì)。

5.3 醫(yī)療保健

紅外輻射可按波長細(xì)分為近紅外（0.76～2.5 μm）和遠(yuǎn)紅外（2.5～1000 μm）[20]。近紅外線由于波長較短，產(chǎn)生大量的熱效應(yīng)，長期照射容易灼傷皮膚。遠(yuǎn)紅外線波長較長，能量相對較低，有較強(qiáng)的滲透力和輻射力，具有顯著的溫控效應(yīng)和共振效應(yīng)，易被物體吸收并轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能。由維恩位移定律λm·T=b可計(jì)算人體的輻射峰值波長約為9.3 μm，人體輻射幾乎全部在紅外區(qū)[21]，根據(jù)人體基團(tuán)的振動(dòng)頻率，波長9～11 μm的遠(yuǎn)紅外輻射容易被人體皮膚所吸收，波長為10～16 μm的遠(yuǎn)紅外輻射的頻率與人體有機(jī)官能團(tuán)肽鏈的固有振動(dòng)頻率相一致[9]。當(dāng)對應(yīng)波長的遠(yuǎn)紅外線輻射人體時(shí)，人體表面接收紅外線，并由表及里傳導(dǎo)滲透，促使體內(nèi)水分子產(chǎn)生共振，使水分子活化，從而活化蛋白質(zhì)等生物大分子，使體內(nèi)組織細(xì)胞產(chǎn)生共振效應(yīng)，并將遠(yuǎn)紅外熱能傳遞到人體皮下較深的部分，產(chǎn)生溫?zé)嵝?yīng)。這種遠(yuǎn)紅外輻射作用使人體毛細(xì)血管擴(kuò)張，促進(jìn)血液循環(huán)，改善供氧狀態(tài)，改善機(jī)體的細(xì)胞活力，強(qiáng)化各組織間的新陳代謝，提高機(jī)體免疫力，從而達(dá)到醫(yī)療保健的作用[14]。因此，遠(yuǎn)紅外陶瓷材料已被用在熱敷袋、醫(yī)用熱理療器等醫(yī)用輔助設(shè)備上，用于治療筋骨肌肉酸痛、肌腱炎、褥瘡、燙傷以及傷口不愈合等疾病，利用設(shè)備輻射的紅外線促進(jìn)血液循環(huán)，從而達(dá)到輔助治療的目的[14]。

5.4 建筑材料

建筑陶瓷具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、大方美觀的特點(diǎn)，在家居生活中的應(yīng)用十分廣泛。在陶瓷或者釉料中添加少量的稀土和微量的過渡金屬氧化物與堇青石、莫來石等復(fù)合可制備在常溫下具有紅外輻射性能的建筑陶瓷材料，利用該材料進(jìn)行室內(nèi)裝潢，可在常溫下發(fā)射紅外線，能夠有效活化室內(nèi)空氣，凈化人類居住生活環(huán)境，對人體起到抗菌、保健的作用，是一種優(yōu)良的環(huán)境友好型建筑材料。羅婷[9]等以過渡金屬氧化物（Fe2O3、MnO2和CuO）、工業(yè)廢料、銅尾砂、天然角閃石等為原料制備出遠(yuǎn)紅外建筑陶瓷玻化磚，該材料常溫下最高紅外發(fā)射率達(dá)0.936，具有抗菌保健作用。

5.5 燃料活化

近幾年，工業(yè)廢氣和汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重，引起了各國政府的關(guān)注并紛紛出臺相關(guān)政策要求加強(qiáng)對空氣的凈化處理。研究表明，采用常溫紅外陶瓷作為燃料活化器，接入靠近內(nèi)燃機(jī)的油路中，利用其常溫下輻射的紅外線使燃油分子活化，提高燃油分子的內(nèi)能，增加動(dòng)力性能，從而達(dá)到節(jié)油和減少尾氣中CO、H2S等有毒氣體排放的目的，凈化了空氣，提高了燃油的熱效率[2]。

6 未來發(fā)展趨勢

目前，常溫下使用的紅外輻射陶瓷材料，主要用于紅外織物的制造和醫(yī)療保健產(chǎn)品中，在建筑衛(wèi)生陶瓷中的應(yīng)用還比較少。究其原因有：稀土以及過渡金屬氧化物較為昂貴，使材料的成本較高；材料的顏色較深，影響了其裝飾美化效果；普通陶瓷材料的紅外輻射率低，不能達(dá)到功能性要求；建筑衛(wèi)生用紅外陶瓷材料的配比及燒成工藝尚未成熟，多數(shù)產(chǎn)品還處在試驗(yàn)階段。因此，深入探究材料的紅外輻射及燒結(jié)機(jī)理，開發(fā)出耐腐蝕、強(qiáng)度高、美觀、高紅外輻射率的建筑陶瓷材料，以達(dá)到匹配性能好、抗菌、保健、能耗低等目的，必將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

高輻射常溫紅外陶瓷材料未來的發(fā)展主要集中在以下幾個(gè)方面：（1） 深入研究紅外輻射機(jī)理。紅外輻射陶瓷材料與受輻射機(jī)體的輻射作用機(jī)理以及光譜特性的匹配研究，是未來理論研究的重點(diǎn)。通過對材料紅外輻射特性的理論研究，尋找利用廢棄物代替昂貴的紅外輻射材料，降低成本，制備出在常溫下具有高紅外輻射性能的白色建筑陶瓷。（2） 探索燒結(jié)機(jī)理，研制高輻射功能梯度材料。了解陶瓷燒成過程，研究釉料與坯體結(jié)合原理，制備高輻射功能梯度材料，有效解決釉料與坯體之間因熱膨脹系數(shù)和彈性模量不匹配而引起的干裂和脫落問題，研制出與坯體匹配的高輻射功能梯度材料。（3） 發(fā)展新的制備技術(shù)。目前，常用的制備紅外材料方法有溶膠-凝膠法和固相燒結(jié)法，溶膠-凝膠法制備的紅外輻射陶瓷粉體顆粒小，但效率低，成本高，固相燒結(jié)法得到的粉體材料顆粒較大，紅外輻射性能較差。因此，利用先進(jìn)的制備技術(shù)制備常溫紅外輻射陶瓷材料對材料的紅外輻射性能及其它綜合性能產(chǎn)生很大的影響，是實(shí)現(xiàn)紅外陶瓷材料多功能化的前提。（4） 大力開發(fā)日用新材料。綠色健康，具有殺菌和醫(yī)療保健作用的常溫紅外輻射陶瓷材料運(yùn)用在建筑衛(wèi)生等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。（5） 材料納米化。納米級的顆粒具有高比表面積、高強(qiáng)度、高活性和低膨脹系數(shù)等特點(diǎn)，能夠顯著的提高紅外輻射性能，研究和制備具有高輻射性能的紅外陶瓷材料是未來的重要趨勢。（6） 材料復(fù)合及功能多樣化。研發(fā)具有復(fù)合功能的紅外輻射陶瓷材料或者將其與其它功能材料復(fù)合，使產(chǎn)品具有多種特殊的功能，在不同環(huán)境中發(fā)揮作用，是未來材料研究的重點(diǎn)方向之一。

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