納米硅酸鋯及其在衛(wèi)生陶瓷中的應(yīng)用研究*

趙祥啟趙祥來(lái)常傳平

(唐山賀祥集團(tuán)河北 唐山063)

摘要硅酸鋯是陶瓷釉料中不可缺少的乳濁劑，在釉中能起到增白、耐磨、耐腐蝕、抗水解的作用。筆者簡(jiǎn)述了硅酸鋯的發(fā)展概況，并研究了作為硅酸鋯替代品的新一代乳濁劑的——納米硅酸鋯的乳濁劑機(jī)理、產(chǎn)品性能及其在陶瓷中的應(yīng)用前景，納米硅酸鋯將成為陶瓷釉料行業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞納米硅酸鋯衛(wèi)生陶瓷應(yīng)用

作者簡(jiǎn)介：*趙祥來(lái)(1970-)，高級(jí)工程師，唐山賀祥集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)、唐山惠達(dá)工業(yè)科技園總裁；主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及企業(yè)管理工作。

中圖分類號(hào)：TQ174

1硅酸鋯乳濁劑的改進(jìn)背景

早在東漢時(shí)期，我國(guó)就已經(jīng)發(fā)明了瓷器。瓷器的發(fā)明是中國(guó)對(duì)人類文明的重要貢獻(xiàn)，而瓷器的重要標(biāo)志之一就是陶瓷釉的使用。在唐宋時(shí)期，就已經(jīng)開始使用乳白釉。經(jīng)考古研究證明，當(dāng)時(shí)所使用的乳濁劑是以高嶺土為主要成分的自然超細(xì)白土。自清代起，有些瓷器上開始使用錫灰(二氧化錫)做乳濁劑。

20世紀(jì)60年代，唐山生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品已開始使用磷灰石作為乳濁劑。20世紀(jì)80年代衛(wèi)生陶瓷逐漸開始用325目鋯英粉做乳濁劑。到20世紀(jì)80年代后期，淄博華光陶瓷在生產(chǎn)出口咖啡杯上，使用進(jìn)口日本硅酸鋯(也稱矽酸鋯)，替代氧化錫、氧化鋯作為乳濁劑，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。自1992年開始，包括華光陶瓷在內(nèi)部分廠家和科研研單位，開始研究試制生產(chǎn)硅酸鋯，并逐步開始替代進(jìn)口。1995年，國(guó)產(chǎn)硅酸鋯開始在日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷行業(yè)推廣使用。由于硅酸鋯性能優(yōu)良，價(jià)格相對(duì)低廉，加之建筑衛(wèi)生陶瓷快速發(fā)展，所以硅酸鋯的需求量逐年增加，至2010年硅酸鋯的銷售量已達(dá)50萬(wàn)t，成為獨(dú)立于陶瓷原輔材料行業(yè)的一大產(chǎn)業(yè)。但是，從2010年下半年開始，用于生產(chǎn)硅酸鋯的原料鋯英砂的價(jià)格迅速增長(zhǎng)，至2011年9月，鋯英砂由8500元/t，上升至20000元/t，此時(shí)硅酸鋯的價(jià)格飆升至22000～25000元/t。導(dǎo)致下游用戶的陶瓷廠家難以消化陡增的成本，紛紛減少用量或?qū)ふ姨娲?。銷售市場(chǎng)的變化直接導(dǎo)致了硅酸鋯加工行業(yè)的一次革命，引領(lǐng)硅酸鋯進(jìn)入了一個(gè)以納米硅酸鋯為主的精細(xì)加工時(shí)代。

2012年，唐山賀祥公司于同年4月啟動(dòng)建設(shè)自行研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、投產(chǎn)的國(guó)內(nèi)首家，高效、低碳、環(huán)保、自動(dòng)化“年產(chǎn)20000t納米級(jí)硅酸鋯高純超細(xì)粉體”項(xiàng)目。該項(xiàng)目通過(guò)將傳統(tǒng)的球磨機(jī)改進(jìn)為高能滾筒式超細(xì)球磨機(jī)，將傳統(tǒng)攪拌球磨機(jī)改進(jìn)為高效能攪拌式納米球磨機(jī)，新發(fā)明納米料漿料水分離機(jī)組，使硅酸鋯產(chǎn)品從微米級(jí)時(shí)代進(jìn)入到高效納米級(jí)加工生產(chǎn)時(shí)代。在硅酸鋯行業(yè)首次使用液體包裝技術(shù)，減少了烘干工序，降低了成本，達(dá)到無(wú)碳排放，實(shí)現(xiàn)了納米硅酸鋯生產(chǎn)的低碳、綠色、循環(huán)的生產(chǎn)銷售模式。本發(fā)明不僅提供了一種低碳高效能納米硅酸鋯制造方法，而且也為無(wú)機(jī)非金屬材料的納米化制造，提供了一條有效途徑。

2納米硅酸鋯的性能及應(yīng)用特點(diǎn)

2.1納米陶瓷材料(納米硅酸鋯)的定義

1)狹義的定義。從傳統(tǒng)的“陶瓷材料”的概念出發(fā)，將納米陶瓷材料定義為晶粒度在1～100nm的陶瓷材料。主要有3個(gè)要素：一是從材質(zhì)上看是陶瓷，而不是金屬的或有機(jī)的；二是從顯微結(jié)構(gòu)上看，其晶粒尺寸應(yīng)在1～100nm，嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)要求其內(nèi)部各種物相的的顯微尺寸包括晶粒度、晶界寬度、第二相粒子以及缺陷尺寸都在納米尺度為1～100nm；三是從形態(tài)方面，傳統(tǒng)概念的陶瓷應(yīng)是經(jīng)過(guò)燒結(jié)后的塊材。

2)廣義的定義。即不強(qiáng)調(diào)陶瓷材料一定是燒結(jié)后“塊材”的傳統(tǒng)概念，在上述3種要素中保留前面2條而去掉第3條。因此可將納米陶瓷定義為：具有納米級(jí)(1～100nm)顯微結(jié)構(gòu)或至少在一維方向上其尺度在納米范圍內(nèi)的各種形態(tài)陶瓷材料。即凡是材質(zhì)為陶瓷而又具有納米材料特征的均為納米陶瓷材料。

納米陶瓷材料按形態(tài)的不同可分為：零維陶瓷材料亦即納米陶瓷粉體，一維陶瓷材料亦即納米陶瓷纖維或納米陶瓷管，三維陶瓷材料亦即具有納米顯微結(jié)構(gòu)的納米陶瓷塊材。

3)“納/微復(fù)合”概念下的納米陶瓷材料。20世紀(jì)90年代初，以日本新原皓一為代表的陶瓷專家們提出的“納米顆粒彌散強(qiáng)化”構(gòu)想，從而出現(xiàn)了“納/微復(fù)合”的新一類納米陶瓷材料。雖然它還不是嚴(yán)格意義上的“納米”陶瓷材料，只能稱之為“納/微”復(fù)合陶瓷材料，但這一構(gòu)想易于實(shí)現(xiàn)，制得的這種“納/微”復(fù)合陶瓷材料，確實(shí)在性能上有了顯著的提高。因而對(duì)這一類“納/微”復(fù)合陶瓷材料的材料設(shè)計(jì)、制備工藝、性能表征及應(yīng)用等工作，也引起了越來(lái)越多的關(guān)注。

筆者主要研究了機(jī)械加工制備納米硅酸鋯材料及其應(yīng)用，與“納/微復(fù)合”概念下的納米陶瓷材料相類似，也屬于新一類納米材料。機(jī)械加工的納米粉體，與化學(xué)法制備的納米粉體相比有一個(gè)較寬的范圍，而且通常以中位粒徑D50(或平均粒徑)來(lái)表述，如果D50為100nm，可能D97是500nm，與嚴(yán)格規(guī)范的定義有區(qū)別。近年來(lái)，隨著加工技術(shù)的提高，在行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了不少大于100nm的材料，由于其性能有顯著的提高，也稱為納米材料，如350nm噴墨打印墨水。賀祥公司推出的D50≤0.45μm硅酸鋯，稱為450nm硅酸鋯，且得到行業(yè)的認(rèn)可。

對(duì)于0.1μm≤D50≤0.5μm的機(jī)械加工類納米陶瓷材料，前面可加D50的數(shù)值作為前綴，稱為×××納米陶瓷材料為宜，而粒徑0.5μm

2.2納米硅酸鋯乳濁機(jī)理的研究

透明釉層中存在著密度與釉玻璃不同的微小的晶粒、分相液滴或微小氣泡時(shí)，入射到透明釉層中的光線遇到小于其波長(zhǎng)的微粒，在微粒界面上由于光波的作用，其原子和離子成為以光波頻率震動(dòng)的偶極子，吸收光波的能量，同時(shí)發(fā)生二次光輻射，使入射光的方向改變。入射到透明釉層中的光線遇到波長(zhǎng)相當(dāng)或更大微粒時(shí)，光線被粒子表面漫反射，使入射光的方向改變。在介質(zhì)中光線由于偶極子光輻射或平面光波的漫反射使光線偏離入射方向的現(xiàn)象稱為光的散射。入射光被散射，透明釉的透明度降低，釉層呈乳濁狀，即為乳濁釉。入射光被散射的比例越高，則釉的乳濁度越高。

傳統(tǒng)的理論成果認(rèn)為，當(dāng)微粒尺寸小于光波長(zhǎng)度時(shí)，散射強(qiáng)度與微粒尺寸的關(guān)系服從瑞利(Rayleigh)散射定律，即光線被散射的強(qiáng)度與入射光波長(zhǎng)的4次方成反比，而與乳濁粒子的體積的平方成正比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：I——單位體積中分子的散射強(qiáng)度；

k——玻耳茲曼常數(shù)；

T——絕對(duì)溫度,k；

當(dāng)微粒尺寸小于0.4μm時(shí)，粒子尺寸越小，散射強(qiáng)度越小。微粒小于可見光波長(zhǎng)時(shí)，對(duì)波長(zhǎng)短的光散射強(qiáng)度大，釉層偏藍(lán)，呈色清白。

上式在硅酸鋯的微米級(jí)時(shí)代，很少有人對(duì)此提出過(guò)懷疑，主要原因是硅酸鋯用做乳濁劑的時(shí)間較短，硅酸鋯使用的也較少，也沒有人試圖將硅酸鋯超細(xì)加工到納米級(jí)。但是當(dāng)我們生產(chǎn)出450nm、300nm、100nm硅酸鋯產(chǎn)品后，試驗(yàn)結(jié)果證明，在硅酸鋯加入量超過(guò)1%以后，白度隨著細(xì)度的增加而提高。在陶瓷釉料中使用的情況也證明了此試驗(yàn)結(jié)論。造成這一不同結(jié)論的原因大致為：

1)原公式是在乳濁劑的使用量小于1%，且以TiO2在玻璃中驗(yàn)證的結(jié)論。我們的硅酸鋯應(yīng)用在陶瓷釉料中，使用量在4%以上。

2)上式中的乳濁是以單個(gè)晶體的散射和反射的集合量，而納米硅酸鋯的乳濁方式表現(xiàn)為硅酸鋯晶體與玻璃相中的元素結(jié)合后以面狀或體狀方式乳濁，近似于玻璃中分相乳濁的方式，因此表現(xiàn)出更強(qiáng)的乳濁效果。之所以要強(qiáng)調(diào)其加入量要大于1%，因?yàn)榧尤肓刻贂r(shí)硅酸鋯會(huì)融入玻璃晶格中參與反應(yīng)，而不是以硅酸鋯的形式發(fā)揮乳濁功能。

3)原公式中TiO2的乳濁溫度為980℃，而陶瓷的燒成溫度均高于1100℃，更不傾向于單個(gè)晶體乳濁的方式。

因此得出，硅酸鋯的乳濁度和白度都會(huì)隨細(xì)度的減小而相應(yīng)增加。白度出現(xiàn)拐點(diǎn)的位置，正在研究測(cè)試中。

2.3納米硅酸鋯產(chǎn)品性能

通過(guò)對(duì)乳濁機(jī)理的分析，在對(duì)硅酸鋯粒度與陶瓷釉面白度相關(guān)性試驗(yàn)中，硅酸鋯的平均粒徑在100～600nm，均具有優(yōu)異的乳濁性能。在平衡了質(zhì)量的穩(wěn)定性和加工工藝的成本等諸因素后，我們選定納米硅酸鋯的最佳粒度為450nm、300nm、100nm這3種不同粒度的硅酸鋯進(jìn)行試驗(yàn)。表1為唐山賀祥公司450nm硅酸鋯的各項(xiàng)理化指標(biāo)。

表1　唐山賀祥公司450nm硅酸鋯理化指標(biāo)

納米硅酸鋯主要應(yīng)用于高檔衛(wèi)生陶瓷釉面，采用高檔澳砂制作。該產(chǎn)品為公司新研制的納米級(jí)產(chǎn)品，較之同類廠家硅酸鋯(D50≦1.05μm)減少用量30%。產(chǎn)品不僅在白度、亮度上有著突出的指標(biāo)，更在表面光潔度和易清潔方面有著突出的表現(xiàn)。

納米硅酸鋯在陶瓷釉料中的應(yīng)用特性，應(yīng)當(dāng)從兩個(gè)方面來(lái)描述：①硅酸鋯理化指標(biāo)本身所具有的性能，如乳濁增白、增強(qiáng)、耐磨、抗水解、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能；②隨著粒徑的不斷減小，納米效應(yīng)逐漸增強(qiáng)，而且粒徑越小，納米效應(yīng)所顯示出來(lái)的的價(jià)值越高。硅酸鋯則成為納米功能的載體(自載體)。從現(xiàn)在研究的結(jié)果來(lái)看納米硅酸鋯具有以下特點(diǎn)：

1)在一定粒徑范圍內(nèi)，粒徑減小，則白度提高，相應(yīng)的可減少硅酸鋯的用量。

2)粒徑減小，硅酸鋯的耐磨、抗水解、耐化學(xué)腐蝕等性能逐漸提高。

3)在納米粒徑范圍內(nèi)，在陶瓷釉面使用時(shí)，隨著粒徑的減小，自潔抗污能力逐漸增強(qiáng)。

4)由于硅酸鋯有最好的抗水解能力，納米硅酸鋯粉體可以作為水環(huán)境下的納米功能粉載體。

5)可以作為功能性表面包覆劑使用。

6)它是優(yōu)質(zhì)的耐磨材料和工程陶瓷材料。

3納米條件下硅酸鋯在陶瓷中的應(yīng)用前景

3.1硅酸鋯的應(yīng)用

硅酸鋯是一種陶瓷原料，也是釉料中不可缺少的化學(xué)成分之一，它在釉中不僅起到增白作用，還起到耐磨、耐腐蝕、抗水解的作用。許多企業(yè)為了提高陶瓷釉面的耐磨性都將硅酸鋯的使用量從8%提高到10%。我公司的產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)硅酸鋯、3#硅酸鋯、新納米硅酸鋯，均屬于這一類，其各項(xiàng)性能都能適應(yīng)陶瓷的工藝要求，而不需要做出任何調(diào)整，所有的業(yè)務(wù)人員都能按說(shuō)明書進(jìn)行銷售。對(duì)于原料類硅酸鋯的選用，從降低高溫粘度的角度講，應(yīng)避免帶入氧化鋁原料，即對(duì)于釉用硅酸鋯應(yīng)盡量避免用氧化鋁球來(lái)球磨，采用硅酸鋯球或氧化鋯球做研磨介質(zhì)更有利。所有的研究均證明，隨著鋯英石和氧化鋯的乳濁釉加入量的增加，其高溫粘度呈直線上升。因此鋯釉易產(chǎn)生針孔、波紋、滾釉等缺陷，其原因是鋯化合物的高耐火性特點(diǎn)，在玻璃中不易被熔融，需要對(duì)其進(jìn)行改性包覆，使其變?yōu)橐兹畚镔|(zhì)。這樣就可變?yōu)橐环N完美的增白劑了。實(shí)踐證明，在硅酸鋯的研磨過(guò)程中，加入0.1%～0.5%的碳酸鑭，可對(duì)硅酸鋯進(jìn)行有效的包覆。另外，將硅酸鋯粉在加入料漿時(shí)，快速溶解和有效分散也是非常重要的，可加入0.2%的二水醋酸鈉，或直接加入0.2%～0.4%的二水醋酸鑭，也可取得較好效果。

硅酸鋯是納米硅酸鋯分散液，這項(xiàng)技術(shù)的載體，產(chǎn)生溢價(jià)是產(chǎn)品帶給陶瓷釉面的某種功能，如自潔、增亮、防靜電、殺菌、負(fù)氧離子等。產(chǎn)品名稱是納米自潔(×××)劑，液體包裝，固含量在20%～40%，粒度在450～50nm，專家式銷售，定制式生產(chǎn)。如我公司為九牧公司定制生產(chǎn)的450nm(350nm)硅酸鋯助劑。納米硅酸鋯在釉中應(yīng)用技術(shù)更加復(fù)雜，隨著細(xì)度的減小，其比表面積成倍的增加，納米效應(yīng)凸顯。制釉時(shí)難以獲得獲得良好性能的料漿，在燒成過(guò)程中由于顆?；钚源螅兹谟谂c玻璃中的硅鏈接和，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使玻璃的高溫粘度變得更大，使分散和包覆變得更為緊密。也可以認(rèn)為，沒有改性納米硅酸鋯很難直接用于陶瓷釉中。

3.2納米硅酸鋯的包覆分散

納米微粒粒子應(yīng)用范圍和潛在市場(chǎng)較為廣闊。依據(jù)美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation,NSF)的預(yù)測(cè)，在2010～2015年，納米粉體的潛在市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)3400億美元，并且還在不斷的開發(fā)納米粉體的新應(yīng)用。希望將傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品納米化，以提升產(chǎn)品的價(jià)值及性能，其應(yīng)用的領(lǐng)域(如涂料、油墨、塑料、樹脂、功能性色膏、陶瓷粉等)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的納米化；還可以利用納米材料的特性開發(fā)出新產(chǎn)品，如光學(xué)膜、光觸媒、保健品、醫(yī)藥等產(chǎn)品，納米科技將成為一次新的產(chǎn)業(yè)革命。

然而，盡管NSF預(yù)測(cè)納米材料的潛在市場(chǎng)規(guī)模巨大，同時(shí)美、日、德等國(guó)家也已投入大量的人力、物力來(lái)開發(fā)了納米粉體的應(yīng)用(如德國(guó)Degussa公司開發(fā)出納米級(jí)的SiO2等)，然而在2013年，全世界的納米陶瓷粉的產(chǎn)值僅為1.5億美元，與預(yù)測(cè)值相差較大。

納米粉體仍無(wú)法成功地被應(yīng)用于量產(chǎn)階段，其主要原因是：生產(chǎn)者在傳統(tǒng)工業(yè)納米化時(shí)，尚未掌握所有制程的轉(zhuǎn)化條件，其中包括工藝配方的設(shè)計(jì)、納米粉體的前處理、納米粉體的轉(zhuǎn)化條件等。尤其是納米粉體因范德華力的作用易產(chǎn)生團(tuán)聚的現(xiàn)象，若依靠傳統(tǒng)的分散技術(shù)，無(wú)法將納米粉體分散。因此，若要成功地將傳統(tǒng)工業(yè)納米化，首先要掌握關(guān)鍵技術(shù)，即如何先將納米粉體適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)化，使其在添加到下一個(gè)界面后仍為納米粒子，沒有團(tuán)聚的現(xiàn)象產(chǎn)生。目前，市場(chǎng)上的大部分納米粉體都尚未被適當(dāng)?shù)馗男?，因此無(wú)法直接成功地應(yīng)用于納米產(chǎn)品的開發(fā)與制造。直到目前，市場(chǎng)上至少已開發(fā)200種納米產(chǎn)品，但大部分的粉體(噴墨、SiO2、AlO2、TiO2、ZrO2及ATO、ITO等)皆尚未被按照需求而量身打造地改性，所以無(wú)法成功地被應(yīng)用。同時(shí)，許多企業(yè)想從事納米產(chǎn)品的開發(fā)，但找不到適合企業(yè)使用的改性過(guò)的粉體，所以如何先將納米粉體做適當(dāng)?shù)母男?，并使其可以成功地?yīng)用到產(chǎn)品，將是從事納米科技人員必須掌握的技術(shù)。

3.3納米硅酸鋯的改性

化學(xué)界面改性劑的設(shè)計(jì)是一般處理漿料表面的方法，由復(fù)雜交互作用力(如靜電排斥力、立體排斥力)及體積排除作用力等力形成固體活液體表面的穩(wěn)定狀態(tài)，其目的是避免粉體再次凝聚。

1)第一種方法是用pH值進(jìn)行調(diào)整，使納米粉體表面帶電荷，使粉體與粉體間產(chǎn)生電斥力。然而，納米粉體因受最終產(chǎn)品應(yīng)用及配方的限制，使用此方法的應(yīng)用并不多。

2)第二種方法是由立體排斥作用力來(lái)形成固體與固體、固體與液體間的穩(wěn)定狀態(tài)。此方法通常選用具有高分子量的高分子或單體來(lái)作為分散劑。當(dāng)料漿的粒徑為微米或亞微米時(shí),此方法效果較好。但當(dāng)要求分散或研磨的漿料粒徑小于100nm時(shí)，再繼續(xù)選用它做分散機(jī)時(shí)，漿料內(nèi)的大部分體積已被高分子量的高分子或單體所形成的障礙物所占據(jù)，此時(shí)漿料會(huì)易產(chǎn)生以下問(wèn)題：①固體成分大幅降低，一般小于35%；②漿料的粘度提高，不利于研磨機(jī)內(nèi)小磨球的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致無(wú)法降低粒徑的細(xì)度；③粉體容易產(chǎn)生再次凝聚現(xiàn)象，無(wú)法實(shí)現(xiàn)納米分散。

3)為了避免上述問(wèn)題的產(chǎn)生，應(yīng)使用機(jī)械法，選用低分子量的功能劑。根據(jù)溶液化學(xué)的概念，較小分子量的化學(xué)鍵所形成的功能劑較容易連接到納米粉體的表面，其所選用的界面改性劑為低分子量的有機(jī)酸官能機(jī)。原則上界面改性劑應(yīng)同時(shí)具有兩個(gè)官能機(jī)：一個(gè)官能機(jī)被設(shè)計(jì)連接到納米粉體表面，使納米粉體表面產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定相，以避免粉體產(chǎn)生再次團(tuán)聚；另一個(gè)官能機(jī)設(shè)計(jì)連接到以后該納米粉體計(jì)劃被添加的界面而定，可避免不兼容現(xiàn)象的發(fā)生。因此界面改性定制所采用的工具為濕法分散納米研磨設(shè)備，所以所選用的界面改性劑必須能與所使用的溶劑兼容。盡管所選用的界面改性劑的分子量很小，但仍可在納米粒子表面產(chǎn)生厚度為2～5nm的薄膜，足夠支撐納米粒子的穩(wěn)定性。根據(jù)上述原理所量身打造的界面改性劑，可以滿足以下要求：①固體成分可提高到35%～45%；②粒徑可降至一次粒徑的大小(10nm左右)；③漿料的黏滯性不再受粒子粒徑減小的影響而急速上升；④分體不容易產(chǎn)生再次凝聚的現(xiàn)象。

3.4納米硅酸鋯在衛(wèi)生陶瓷中的應(yīng)用研究

研發(fā)制造納米硅酸鋯是一件復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而使用納米硅酸鋯等納米材料也是陶瓷行業(yè)一件革命性的創(chuàng)新工程。這是因?yàn)?，納米硅酸鋯不但能在釉面使用可降低30%以上的用量，在陶瓷釉面上用后更白、更亮、平整光潔、耐磨、輻射更低，而且納米硅酸鋯同其它納米粉體一樣，其本身具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，因而展現(xiàn)出許多特有的性質(zhì)，在催化、濾光、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等方面有廣闊的應(yīng)用前景。

陶瓷行業(yè)在納米材料和納米技術(shù)的研究應(yīng)用方面取得了一些積極的研究成果，突出的表現(xiàn)在納米釉或稱功能釉方面。其主要成果有：納米無(wú)鉛抗菌釉，納米自潔(易潔)釉，納米負(fù)離子釉，防靜電釉，玉質(zhì)衛(wèi)生陶瓷釉，耐磨釉等，但形成規(guī)?；a(chǎn)，被消費(fèi)者認(rèn)可，并產(chǎn)生巨大效益的廠家卻鮮有報(bào)道。這是因?yàn)樘沾尚枰诟邷叵聼蛇@一內(nèi)在原因，使納米材料的功能沒有得到有效的發(fā)揮。解決這一問(wèn)題的有效途徑如下：

帶有功能性

陶瓷(釉)

鏈條前段責(zé)任主體是納米粉體生產(chǎn)廠家，末端是陶瓷廠家，中間一環(huán)是被忽視的但卻是重要的一環(huán)，但未被界定誰(shuí)是責(zé)任主體。而這也許就是未能產(chǎn)生效益的原因。

公司已投入大量的資金，以唐山市粉體技術(shù)研究中心為平臺(tái)，組建了一支有衛(wèi)生陶瓷專家、納米材料專家、復(fù)合材料專家、噴釉設(shè)備專家等多領(lǐng)域?qū)＜衣?lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是打通從納米粉體到納米陶瓷釉(納米陶瓷)的中間環(huán)節(jié)，找到在現(xiàn)有陶瓷工藝條件下納米粉體材料發(fā)揮全部?jī)?yōu)越性能的有效方法。近期研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要做了以下3方面的工作：

1)納米結(jié)構(gòu)陶瓷釉。通過(guò)對(duì)衛(wèi)生陶瓷0.8～1.0mm釉面進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在納米硅酸鋯用量減少70%的前提條件下，使陶瓷產(chǎn)品釉面質(zhì)量更白、更亮、平整光潔、耐磨、輻射更低。這項(xiàng)工作小試已完成，正在中試中，預(yù)計(jì)2016年下半年產(chǎn)品可投放市場(chǎng)。

2)納米自潔抗菌功能釉。設(shè)計(jì)一種以納米硅酸鋯為載體，殺菌能力強(qiáng)，而且能持久有效發(fā)揮作用的的陶瓷釉面。為達(dá)到持續(xù)高效的要求，我們提出陶瓷元的設(shè)計(jì)模型，它是一個(gè)小于43μm(325目)的微型陶瓷元件，里面是功能粒子，外層是納米硅酸鋯組成的殼體，殼體上帶有允許功能粒子進(jìn)出的通道，元件需要在正常的燒成溫度下保持功能有效，無(wú)數(shù)個(gè)陶瓷元組成功能粉。陶瓷元的成形工藝已經(jīng)得到解決，目前用于納米硅酸鋯超細(xì)粉體的鋯珠粒徑已達(dá)到100μm(0.1mm),已生產(chǎn)出43μm(325目)的鋯珠，該鋯珠在顯微鏡下觀看球形度達(dá)到95%，強(qiáng)度和硬度均達(dá)到使用要求。

3)納米健康功能釉。利用陶瓷元的設(shè)計(jì)概念，設(shè)計(jì)一種以納米硅酸鋯為載體的功能粉體，應(yīng)用于衛(wèi)浴陶瓷的釉漿中，使燒成后的陶瓷釉面具有釋放負(fù)離子、活化水(使大分子水變成小分子水)的功能。

4結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)3年的努力，賀祥納米硅酸鋯的項(xiàng)目已經(jīng)完成。我們?yōu)樵擁?xiàng)目作出了多方面的改進(jìn)，包括各種研磨模式的表征、公式、機(jī)理，都作了新的假設(shè)和驗(yàn)證。這也許這只是納米在陶瓷應(yīng)用上的一小步，但卻是最重要的一步。因?yàn)檫@是物理法加工納米粉體的開始，它代表了低成本加工混合物納米粉體的開始，而低成本和混合物的使用正是陶瓷材料的本質(zhì)需求。

近期，從建筑陶瓷行業(yè)的資料顯示，300nm的陶瓷墨水已成規(guī)模地運(yùn)用于噴墨印刷和噴釉，引發(fā)了一場(chǎng)陶瓷釉料領(lǐng)域的新革命，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。陶瓷的未來(lái)在于納米技術(shù)和納米材料，衛(wèi)生潔具在未來(lái)需要更多的象納米硅酸鋯粉體一樣的納米材料。納米硅酸鋯的未來(lái)在于陶瓷廠家、科研單位和硅酸鋯超細(xì)粉體廠家的鼎力合作。

白銀·平川“絲綢之路”陶瓷藝術(shù)創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽啟事

白銀市平川區(qū)作為古絲綢之路的重要驛站，具有悠久的陶瓷生產(chǎn)歷史，是西北最大的陶瓷生產(chǎn)基地。為更好地展示西部風(fēng)采，主動(dòng)融入“一帶一路”戰(zhàn)略，傳承華夏文明，充分發(fā)揮創(chuàng)意設(shè)計(jì)對(duì)陶瓷產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的推動(dòng)作用，提升平川陶瓷行業(yè)的創(chuàng)意設(shè)計(jì)能力和藝術(shù)陶瓷創(chuàng)作水平，促進(jìn)文化旅游特色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，白銀市人民政府會(huì)同中國(guó)陶瓷工業(yè)協(xié)會(huì)于2015年下半年舉辦白銀·平川“絲綢之路”陶瓷藝術(shù)創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽。

1大賽主題

“多彩絲路，陶醉平川”。立足“一帶一路”戰(zhàn)略，聚焦“絲綢之路”主題，呈現(xiàn)絲路文化，融匯西部元素，彰顯平川特色，定位平川陶瓷藝術(shù)，助力“西部陶都”打造。

2主辦承辦單位

主辦單位：中國(guó)陶瓷工業(yè)協(xié)會(huì)、白銀市人民政府承辦單位：白銀市平川區(qū)人民政府

3征集對(duì)象

大賽面向全社會(huì)征集作品，院校、企業(yè)、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)師、在校師生等均可參賽。

參賽作品分為能體現(xiàn)大賽主題的創(chuàng)新性的日用陶瓷和陳設(shè)陶瓷作品兩個(gè)類別。日用陶瓷包括餐具、茶具、咖啡具、酒具等。陳設(shè)陶瓷包括瓶、尊、屏、瓷盤、瓷板畫、雕塑作品、新概念創(chuàng)意作品等。

參賽作品形式不限，但必須是2014年6月份以后創(chuàng)作設(shè)計(jì)且未參展過(guò)的作品。

4作品提交要求

1)參評(píng)作者需以Word文檔的形式，填寫并提交《白銀·平川“絲綢之路”陶瓷藝術(shù)創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽報(bào)名表》1份。表格可登錄西部陶都網(wǎng)(www.xbtd.com.cn)下載或向組委會(huì)辦公室索取。填寫作品設(shè)計(jì)說(shuō)明，包括作品創(chuàng)意及設(shè)計(jì)說(shuō)明(100～300字左右)。

2)個(gè)人提供居民身份證或?qū)W生證復(fù)印件，單位提供營(yíng)業(yè)執(zhí)照或組織機(jī)構(gòu)代碼證復(fù)印件。

3)提供參賽作品實(shí)物1件(套)和不同角度的照片3張及電子文檔(如作品實(shí)物所占空間過(guò)大，需提交能夠準(zhǔn)確反映作品設(shè)計(jì)品質(zhì)的模型)。電子文檔規(guī)格為：JPG格式，精度不低于300dpi。

4)參賽作品必須無(wú)知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，任何因參賽作品引起的爭(zhēng)議由參賽作品作者負(fù)責(zé)，與組委會(huì)無(wú)關(guān)。

5)參賽作品(含電子版)須無(wú)償提供給大賽宣傳、展示。

6獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)置

日用陶瓷和陳設(shè)陶瓷兩個(gè)類別各設(shè):一等獎(jiǎng)1名，每名獎(jiǎng)金10000元；二等獎(jiǎng)3名，每名獎(jiǎng)金5000元；三等獎(jiǎng)5名，每名獎(jiǎng)金3000元；優(yōu)勝獎(jiǎng)10名，每名獎(jiǎng)金500元。為所有獲獎(jiǎng)?wù)哳C發(fā)獲獎(jiǎng)證書，為所有參賽者頒發(fā)紀(jì)念證書。

7時(shí)間安排

1)作品征集階段(2015年7月15日至9月15日)自公告之日起，全面啟動(dòng)征集工作。7月15日開始接收參賽作品，9月15日截止(以發(fā)出作品時(shí)間有效憑證為準(zhǔn))。

2)評(píng)審階段(2015年9月下旬)9月下旬組織評(píng)審委員會(huì)對(duì)參賽作品進(jìn)行評(píng)審，評(píng)定參賽作品的名次；經(jīng)公示后，正式公布獲獎(jiǎng)作品名單。

3)展示階段(2015年10月9日至12月20日)10月9日在第三屆中國(guó)西部(白銀·平川)陶瓷峰會(huì)暨平川陶瓷文化節(jié)上頒獎(jiǎng)并展出。展出結(jié)束后，獲獎(jiǎng)作品由平川博物館收藏,并由平川陶瓷研究中心整理推介。

8聯(lián)系方式

聯(lián)系單位：白銀市平川陶瓷研究中心郵箱：bypctyzx@163.com

聯(lián)系電話：0943-6676538(辦公室) 15352409210 (王尚乾)18294915029 (孫彥龍)