人們生活中廣泛接觸的陶瓷制品，如浴缸，馬桶，洗手盤等衛(wèi)浴用品；碗，碟，盤等各類餐具，內(nèi)墻磚、地板磚等在使用時會接觸到各類污染，從而這些陶瓷的表面可能沾染和滋生各種致病菌，人體與之接觸后容易感染病菌進而危害身體。

圖1 各種容易受到病菌污染的陶瓷制品

“抗菌陶瓷”例如釉面磚和衛(wèi)生陶瓷等為上釉產(chǎn)品，抗菌劑是通過加入釉料中，而使產(chǎn)品表面具有抗菌功能。“抗菌陶瓷”通常防污效果好,既可以抑制病菌的增長，同時可以防止尿堿的積累，所以抗菌陶瓷也有“自潔抗菌陶瓷”的說法，其自潔防污機理見下文描述。

通過對普通陶瓷及自潔陶瓷進行表面進行分析，其測試結(jié)果見下圖2所示。從測試結(jié)果可以看出，附著抗菌涂層的自潔陶瓷，表面粗糙度下降，使得陶瓷表面不易聚集液體。抗菌涂層將氣孔堵塞和覆蓋，氣孔消失使污濁物無法滲入氣孔而污染陶瓷表面。此外，潔陶瓷表面形成納米級針狀凸起、水或污濁物，與陶瓷表面接觸面積小，附著力低，易與表面脫離,因此自潔陶瓷表面具有物理自潔功能。

圖2國內(nèi)某品牌陶瓷表面SEM圖對面

（a普通陶瓷、b自潔陶瓷）

“自潔抗菌陶瓷”在保持陶瓷制品原有使用功能和裝飾效果的同時增加自清潔，消毒、殺菌及化學(xué)降解的功能，使陶瓷制品具有清理方便，抗菌、除臭、保健等功能。從而能夠廣泛用于醫(yī)療、家庭居室、民用或工業(yè)建筑，有著廣闊的市場前景。

一、根據(jù)抗菌劑類型，可將抗菌陶瓷分為四類

1、銀系抗菌陶瓷

將含有金屬離子如銀離子等無機物加入到釉料中通過適當(dāng)?shù)臒芍贫戎苽淇咕裕瑥亩瞥煽咕沾芍破贰?/span>

抗菌機理：微量的銀離子進入菌體內(nèi)部，破壞了微生物細胞(細菌、病毒等)的呼吸系統(tǒng)及電子傳輸系統(tǒng)，引起了活性酶的破壞或氨基酸的壞死。

另外，細菌和病毒接觸到銀離子、銅離子時，這些離子會進入微生物體內(nèi)，引起它們的蛋白質(zhì)的沉淀及破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而殺死細菌和病毒等。

與此同時，銀離子的催化作用，可將氧氣或水中的溶解氧變成了活性氧，這種活性氧具有抗菌作用。研究表明，銀系陶瓷制品的抗菌效果達到90%以上，而且化學(xué)穩(wěn)定性良好，具有長期的抗菌功能。

圖3銀離子殺菌機理圖

2、光觸媒鈦系抗菌保健陶瓷

也稱光催化性抗菌陶瓷。指的是在基礎(chǔ)釉中加入二氧化鈦，或通過在普通衛(wèi)生陶瓷表面采用高溫溶膠—凝膠法被覆Ti0₂膜制備而成。這種陶瓷具有凈化、白潔、殺菌功能。

作用機理：二氧化鈦等光觸媒劑是一種半導(dǎo)體，在大于其帶隙能含有紫外線的光照射條件下，二氧化鈦等光觸劑不僅能完全降解環(huán)境中的有害有機物生成CO2和H2O，而且可除去大氣中低濃度的氮氧化物NOX和含硫化合物H2S、SO2等有毒氣體。另外，光照下生成的過氧化氫和氫氧團具有殺菌作用。

同時，還可以在Ti02中摻雜銀系離子以提高其功效。銀系離子加入后，一方面可為鈦系半導(dǎo)體提供中間能量，使光的量子效率提高；另一方面可克服鈦系觸媒劑需要光照才能發(fā)揮的局限性，使該類制品在無光的情祝下也能發(fā)揮良好的抗菌效果。鈦系抗菌陶瓷不僅能殺菌，而且可以分解油污，除去異味，凈化環(huán)境。

圖4殺菌光觸媒二氧化鈦機理圖

應(yīng)用舉例：日本東陶公司將光催化抗菌瓷磚和衛(wèi)生陶瓷用以商品化生產(chǎn)，還用于醫(yī)院、食品加工等場所。目前，日本衛(wèi)生潔具陶瓷均具有抗菌性能，且大部分采用鈦系光催化抗菌。

3、稀土激活銀系、光觸媒系復(fù)合抗菌素陶瓷

指的是在銀系、光觸媒抗菌劑中加入稀土元素原料而制成的抗菌保健陶瓷。

作用機理：當(dāng)含有紫外線的光照射到光觸媒抗菌劑時，由于其外層價電子帶的存在，即產(chǎn)生電子和空穴，產(chǎn)生電子的同時，便伴隨產(chǎn)生空穴，稀土元素價電子帶會俘獲光催化電子，故加入稀土的抗菌劑所產(chǎn)生的電子—空穴濃度遠遠高于未加入稀土的抗菌劑；與此同時，跳躍到稀土元素價電子帶的部分電子也極易被銀原子所奪而形成負銀離子。

由于稀土元素的激活，使抗菌劑的表面活性增大，提高了抗菌、殺菌效果，產(chǎn)生保健、抗菌、凈化空氣的綜合功效。該類產(chǎn)品對各類細菌殺滅率高達95%以上。

圖5更多機理請自行翻書

4、將遠紅外材料(鋯、錳、鐵、鈷、鎳、鉻)及其氧化物加入到光觸媒抗菌劑中而制成的抗菌保健陶瓷

該種產(chǎn)品在常溫下能發(fā)射出8-18微米波長的遠紅外線，在醫(yī)療保健中能促進人體微循環(huán)，有利于人體健康。因此，這種材料在原有功能的基礎(chǔ)上又增加了新的保健功能，更加受到人們的喜愛。

但加入遠紅外材料后也有不利的一面。如二氧化鋯的引入會降低殺菌效率，另外，過渡金屬離子還會引起釉面不同的著色，故對日用陶瓷不宜引入。但對建筑衛(wèi)生陶瓷，如內(nèi)、外墻磚、地面磚可選擇適量引入遠紅外材料。

研究表明，含遠紅外原料的抗菌陶瓷較適用在白色熒光照明下使用。

圖6 白色熒光燈

二、抗菌陶瓷的制備工藝簡析

抗菌陶瓷的制備分坯體的成型、施釉和燒成3個步驟，其工藝流程圖見下圖舉例。

圖7 抗菌陶瓷的生產(chǎn)工藝流程舉例

三、應(yīng)用自潔抗菌陶瓷的意義

1、可節(jié)約大量水資源

我國有600多個城市缺水，日缺水量為1600萬m3。據(jù)調(diào)查，城市居民用水的75%左右消耗在衛(wèi)生間的坐便器及附屬設(shè)施的日常清洗。而抗菌自潔型衛(wèi)生陶瓷，可使細菌(尿酶)不能繁殖，從而有效抑制尿素分解，達到減少臭味、防止污垢產(chǎn)生，實現(xiàn)節(jié)水的目標。

2、抑制病菌，保衛(wèi)生命

在一些公共場合如商城、餐廳、醫(yī)院、車站、游泳池、學(xué)校等使用的潔具及地磚，極易受到細菌的污染，比如大腸桿菌、痢疾桿菌及一些皮膚性真菌等。舉個常見的例子：由于擔(dān)心感染疾病，很多人習(xí)慣于騎馬蹲坑。而抗菌材料的使用及一些相關(guān)沖洗技術(shù)的應(yīng)用可以有效的減少馬桶上的細菌傳播。

圖9 因畏懼細菌，許多人都有這樣的如廁習(xí)慣，導(dǎo)致一些馬桶破碎傷人事件發(fā)生

3、帶保健功能的抗菌陶瓷，可起保健作用

部分陶瓷除了“自潔抗菌”功能外，還具有保健功能，例如：理療保健室可使用含有遠紅外材料的抗菌陶瓷地磚等。

看文本文介紹，你認為“自潔抗菌”是一種噱頭還是一種真本事呢？小編認為，潔具抗菌是真實存在的，自潔也非技術(shù)難題，只是目前，很多產(chǎn)品只是處于噱頭狀態(tài)，只有當(dāng)我們將這個“噱頭”搞成了“真本事”后，進口產(chǎn)品也會覺得壓力大大的了呢。此外，抗菌材料的添加，通常是一些納米材料，因此在應(yīng)用時，也潛在的一些副作用，需要受到重視。

粉體圈 作者：小白