當(dāng)前在經(jīng)歷過疫情疾病傳播的現(xiàn)狀下，抗菌陶瓷植入到家庭以及公共場所等區(qū)域用于有效避免細(xì)菌、疾病的傳播，減少交叉感染，也是室內(nèi)裝飾材料中重要一環(huán)，發(fā)展高效抗菌陶瓷產(chǎn)品已經(jīng)成為國內(nèi)外陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的重要方向之一。目前我國抗菌陶瓷被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、建筑衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷及工業(yè)水處理等行業(yè)。且隨著科技的進(jìn)步及生活水平的提高，陶瓷抗菌材料呈現(xiàn)出多元化成果，同時兼具保健、抗輻射、自清潔等多功能為一體的抗菌陶瓷被更多的用戶日益青睞。

目前，抗菌陶瓷的制備工藝主要有3種：

（1）抗菌材料涂層：通過施涂一層抗菌材料，通常為無機(jī)抗菌材料，再經(jīng)過低溫?zé)崽幚硎箍咕鷮庸潭ㄔ谔沾杀砻妫?/span>

（2）制備抗菌釉：抗菌成分直接與陶瓷釉料結(jié)合，制成抗菌釉，然后施涂于陶瓷坯體上燒成得到，目前有二次施釉二次燒制和二次施釉一次燒制等工藝；

（3）抗菌釉和涂層復(fù)合：這一技術(shù)能克服單一工藝的不足，提升陶瓷整體的抗菌穩(wěn)定性和耐久性。

無機(jī)抗菌材料種類

1.金屬離子（或金屬氧化物）型抗菌劑

這類抗菌劑是通過物理吸附或離子交換等方法，將銀、銅、鋅等金屬或其離子固載到磷酸鋯、磷灰石、磷酸鋁、沸石、玻璃等載體上而制成。其中金屬或其離子是抗菌劑中的關(guān)鍵成分，其抗菌效果的大小次序為：

Ag⁺>Co²⁺>Ni²⁺>Al³⁺>Cu²⁺>Zn²⁺>Fe³⁺>Ba²⁺>Mg²⁺>Ca²⁺等。

鈷、鎳、銅離子因易改變陶瓷制品表面裝飾的顏色而用之甚少，此類抗菌劑以銀、鋅及其化合物為主，其中銀離子的抗菌性能最強(qiáng)。

2.TiO₂光催化系抗菌劑

TiO₂、ZnO、ZrO₂、V₂O₃、CaS、SiC 等半導(dǎo)體材料能被光子激活，從而實現(xiàn)電子流動，而 TiO2抗菌材料由于其安全性高，持久性強(qiáng)，耐熱性好，光催化活性高等特點，在日光燈、陽光照耀下，能使氧分子變成活性氧，使水產(chǎn)生活性氧自由基而發(fā)揮殺菌抗菌作用。

通常，在光照條件下，TiO₂表面水的接觸角會隨著光照時間的延長而變小，達(dá)到親水的狀態(tài)，最終達(dá)到完成潤濕，使得油污等污染物和細(xì)菌不易在其表面聚集，從而起到防污和抗菌的功效。

TiO₂光催化抗菌機(jī)理

3.稀土復(fù)合銀系、光催化系改性抗菌劑

當(dāng)將銀系、光催化系抗菌劑中加入稀土元素原料，由于其外層的價電子帶存在，當(dāng)含有紫外線的光照射抗菌劑時，產(chǎn)生電子和空穴，稀土元素的外層價電子帶會俘獲光催化電子，產(chǎn)生更多的空穴，增加電子-空穴的濃度，從而增強(qiáng)了光催化效率，同時，躍遷到稀土元素價電子帶的部分電子也極易被銀原子所奪形成銀離子。由于稀土元素的引入，抗菌陶瓷的抗菌率大大的提高。

稀土復(fù)合

4.遠(yuǎn)紅外抗菌劑

這類材料主要包括 Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Cr 及其氧化物、SiC等黑色陶瓷粉體組成的中溫以上(>150℃)遠(yuǎn)紅外陶瓷粉體，以及MgO-Al₂O₃-TiO₂-ZrO₂系的白色陶瓷粉體常溫(≤150℃)遠(yuǎn)紅外陶瓷粉體。

常溫型遠(yuǎn)紅外陶瓷粉體抗菌劑在室溫附近能輻射出3~15μm波長的遠(yuǎn)紅外線，利用遠(yuǎn)紅外輻射所特有的熱效應(yīng)破壞菌體的新陳代謝、生長繁殖，因而有一定的抗菌作用。遠(yuǎn)紅外線對金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、大腸桿菌具備一定的抑菌效果。

抗菌陶瓷的制備技術(shù)

1.抗菌釉的制備技術(shù)

抗菌釉是指將抗菌劑引入基礎(chǔ)釉料中制備成抗菌釉，抗菌劑的引入不影響抗菌釉的基本物理性能。根據(jù)制作工藝不同一般可分為兩大類，一類是在普通陶瓷釉料配方中添加釉料抗菌劑制成抗菌釉，此類抗菌釉從外觀上看與一般的陶瓷釉無明顯的區(qū)別。另一類是在陶瓷釉面上，涂覆一層金屬氧化物或其它成分的抗菌溶液制成抗菌釉，此釉層具有抗菌功能以外，還具有珍珠或金屬光澤，也稱為自潔釉。

這種方法的問題是金屬成分摻量多、成本高、高溫?zé)梢咨⑹Щ虿荒芡耆奖韺?，抗菌性易減弱，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本偏高。很多陶瓷企業(yè)也在不斷研究實現(xiàn)陶瓷抗菌功能的新工藝方法。

2.光催化薄膜抗菌陶瓷制備技術(shù)

在陶瓷表面噴涂一層以TiO₂或摻雜TiO₂為代表的光催化材料涂層來實現(xiàn)抗菌，通常分為溶膠凝膠法制備二氧化鈦溶膠再施涂和浸漬提拉法直接施涂二氧化鈦薄膜兩種方式。

制備過程通常為：（1）以鈦酸丁脂為主要原料，正丁醇或異丙醇為溶劑，采用溶膠-凝膠法制得透明溶液，即前驅(qū)體；（2）以普通陶瓷為基體，經(jīng)過預(yù)處理后，直接浸入前驅(qū)體中，浸漬一定時間后以一定的速度提拉，制得溶膠膜；（3）然后經(jīng)過老化、干燥，形成凝膠薄膜；（4）再經(jīng)過高溫?zé)崽幚?、退火等工藝最后形成TiO₂薄膜。

此法的特點是能避免TiO₂在高溫下由銳鈦型轉(zhuǎn)變成金紅石型，從而失去光催化活性，并且可以控制薄膜的厚度。但是這種方法生產(chǎn)工藝難度大，規(guī)模化生產(chǎn)有困難，而且成本較高。

光催化薄膜的應(yīng)用

3. 抗菌釉和光催化薄膜復(fù)合抗菌陶瓷制備技術(shù)

抗菌材料中的抗菌劑一般只有一種，將兩種抗菌方式復(fù)合在一起可制作抗菌性能更好的抗菌陶瓷。CN202010764471.5公開了一種抗菌抑菌釉面磚的制備方法及其納米抗菌液的制備方法。該抗菌釉面磚通過抗菌釉和抗菌涂層復(fù)合而成，所述的抗菌抑菌釉面磚由坯體、底釉、抗菌保護(hù)釉層、抗菌超潔亮拋光液層、抗菌防污蠟層組成，具有良好的抗菌效果和耐久性。

此外，目前有報道在陶瓷坯體表面通過絲網(wǎng)印刷或噴墨打印由陶瓷印油和抗菌粉體材料組成的抗菌油墨，再經(jīng)干燥、高溫烘烤而成，抗菌材料粘貼牢固并滲透到陶瓷釉坯內(nèi)，因此這種陶瓷具有很好的抗菌消毒作用。

抗菌陶瓷產(chǎn)品性能研究及發(fā)展趨勢

隨著抗菌技術(shù)以及陶瓷應(yīng)用技術(shù)的提升，抗菌陶瓷的功能性從單一化向多元化發(fā)展，從低性能到高性能、持久性發(fā)展，明顯呈現(xiàn)功能的高效化以及多樣化。從僅具有抗菌功能發(fā)展到兼具自潔、防輻射、防靜電等多種有利人體健康的功能，從僅對一種菌種有抑制作用發(fā)展到對多種細(xì)菌的抑制殺滅作用。陶瓷產(chǎn)品多功能、長壽命及健康化、生態(tài)化的發(fā)展符合目前國家戰(zhàn)略、人們生活等方面的需求，是必然趨勢。

1.自清潔功能陶瓷

其主要原理是調(diào)節(jié)陶瓷的光催化性能與親水性能的相互作用。例如以鈦酸正丁脂為原料，采用溶膠-凝膠法和浸漬提拉法，在自制的陶瓷釉體表面制得粒徑大小為40nm ~ 100nm的TiO₂晶粒，形成透明均一無“彩虹效應(yīng)”的TiO₂光催化薄膜型自潔功能陶瓷，具有超級親水性和去污功能。

目前，日本INAX公司、TOTO公司、賽納公司的大部分衛(wèi)生陶瓷制品皆為自潔抗菌產(chǎn)品，并行銷全球，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)也逐漸成熟。

2.抗菌防輻射陶瓷

建筑衛(wèi)生陶瓷及藝術(shù)陶瓷目前已被廣泛應(yīng)用于居家及公共場所的裝修及裝飾中，健康環(huán)保的抗菌防輻射陶瓷已受到業(yè)界關(guān)注，這類陶瓷可以有效降低日常生活中各種電器等對人體的輻射作用?？咕垒椛涮沾杉夹g(shù)一般是在釉漿中加入抗菌劑與防輻射材料協(xié)同實現(xiàn)。

例如，利用釓離子的摻雜能有效提升鋯酸鑭陶瓷材料的防輻射性能，隨著釓離子摻雜比例的增加，釓離子摻雜鋯酸鑭陶瓷材料的防輻射能力隨之加強(qiáng)，證明了釓離子摻雜鋯酸鑭陶瓷材料能夠長期服役于高溫與輻照環(huán)境中，防輻射與隔熱性能優(yōu)異而且穩(wěn)定。

3.防靜電陶瓷

目前，防靜電陶瓷制備技術(shù)主要是在陶瓷坯體或釉料中添加導(dǎo)電或非導(dǎo)電填料。通過添加導(dǎo)電填料在陶瓷內(nèi)部形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使其具備一定的導(dǎo)電能力，以導(dǎo)電粉末和導(dǎo)電纖維作為導(dǎo)電填料的居多，添加后的陶瓷防靜電效果顯著；非導(dǎo)電填料的添加主要是通過離子空位的傳導(dǎo)來實現(xiàn)防靜電功能，將不同價態(tài)的離子摻入到陶瓷基體中便能產(chǎn)生出離子空位，提高導(dǎo)電性能。

防靜電陶瓷作為新型的防靜電材料具備耐磨耐腐蝕、安全性能高等優(yōu)點，因此在國防軍事、航天航空、石油化工、電子元器件等眾多行業(yè)中被廣泛關(guān)注與研究，用于消除靜電現(xiàn)象。目前陶瓷實現(xiàn)抗菌與防靜電復(fù)合功能的普遍手段是通過在釉料中添加防靜電粉末以及抗菌功能粉末，實現(xiàn)抗菌與防靜電復(fù)合功能，將其應(yīng)用避免了靜電現(xiàn)象的發(fā)生，還滿足了微生物環(huán)境的要求。

總結(jié)

總而言之，普通低質(zhì)陶瓷產(chǎn)品將逐漸淡出市場，多功能抗菌陶瓷將成為未來的發(fā)展方向。目前抗菌陶瓷的抗菌功能持久性短，與陶瓷的使用壽命不匹配、生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)成本高、研究成果產(chǎn)業(yè)化少以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等問題，都是未來需要努力解決的。隨著國家在低碳、綠色化方向的重視程度不斷提高，利用固廢開發(fā)綠色環(huán)保功能陶瓷也是重視的領(lǐng)域之一。隨著科技的進(jìn)步，抗菌陶瓷的抗病毒研究以及抗菌功能性的可視化檢測技術(shù)是目前抗菌建材技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸，抗病毒陶瓷的研究國內(nèi)仍然是空白。

參考來源：

1.抗菌陶瓷及抗菌性檢測技術(shù)在中國的發(fā)展，劉蕊蕊、王靜、冀志江（應(yīng)用技術(shù)）；

2.抗菌陶瓷的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，徐瑜、鐘保民、金國庭、林錦威（佛山陶瓷）；

3.無機(jī)抗菌材料的抗菌性能研究與應(yīng)用，郭一婧、張銘哲、段昶晟、董馨愿（云南化工）；

4.納米無機(jī)復(fù)合抗菌粉體的制備與抗菌陶瓷的開發(fā)，吳志龍（西北大學(xué)）。

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