复合材料远红外特性分析测试技术综述

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1、远红外竹炭材料的应用及发展趋势李文珠1章敏1闫国祺1张文标1程辉武2（1浙江农林大学工程学院，浙江临安311300；2衢州民心炭业有限公司，浙江衢州324000）摘要：结合红外线产生的机理，简述了远红外材料种类和应用、竹炭远红外材料的研究发展概况。为竹炭及其复合材料的远红外功能评价体系和性能检测标准的建立提供理论参考。关键词：红外线；竹炭；复合材料；远红外功能；性能检测1、远红外线产生机理太阳光发射的能量包含紫外线（5%），可见光（40%）和红外线（55%）。红外光区又可分为：近红外(0.76～2.5μm)、中红外(3～5μm)和远红外(8～14μm)。红外线产生的机理是，任何物体只要

2、温度高于绝对温度零度（-273℃），它们的分子就有热运动，伴随着这种分子的热运动，物体就向外辐射波长不等的红外线。根据基尔霍夫辐射定律可知，任何良好的辐射体必然是良好的吸收体。任何有温度的物体都会放射远红外线，如水、高分子物质、有机物质等受到远红外辐射时，都会吸收远红外线。远红外线产品基本波长的选择相当重要，使产品放射出来的波长与放射对象物体的吸收波长一致（即光谱匹配），才能产生共振效应，这是产品好坏的关键所在。人体体温大约在37℃左右，据维恩位移定律的关系式：λmT=2.8976×10-3m·K（其中λm为最大单色辐射力的波长，T为物体的绝对温度，K为常数）可知，人体所发射的热辐射的

3、主波长在10μm左右。也就是说8～14μm与人体发出的红外线处于同一波段范围，易被人体吸收，对人体有远红外理疗保健作用[1，2]。2、远红外材料的应用红外技术应用最早是20世纪30年代，在美国得到迅速发展。到20世纪70年代后，在日本得到进一步的推广应用。近年来，随着红外技术的发展，开发能放射出特定波长远红外线的功能材料的研究逐渐成为热点，红外技术逐渐延伸到加热干燥、医疗保健、水处理和红外纺织等方面。常用发生远红外线的材料有：生物炭（高温竹炭、备长炭、竹炭粉、竹炭纤维以及制品等）、电气石、远红外陶瓷及其制品等。主要远红外产品有远红外浴箱、远红外辐照器、远红外健身器、频谱治疗仪、能量康复

4、器、远红外织物、远红外日用陶瓷、远红外化妆品、远红外保健膏等一系列远红外医疗保健产品［3］。研究表明，具有远红外性能的物质主要是远红外陶瓷，具有远红外辐射性能的陶瓷粉体称为远红外陶瓷粉体［4］。远红外陶瓷材料已广泛用于工业、环保、健康等方面，产品涉及塑料、纺织、造纸、服装、医疗器械和陶瓷等领域。如红外陶瓷加热器可应用于许多行业的加热、干燥。远红外陶瓷材料还可以用于水净化处理，水是良好的红外线吸收体，其吸收波段主要在5～8μm，远红外陶瓷材料在常温下具有较高的红外发射率，发射的红外线可以被水吸收，使水分子集团之间结合力较弱的分子间力被切断，大分子集团变成小分子集团，水的密度增加，活性提高

5、，pH值提高，水呈弱碱性。各种远红外陶瓷材料也广泛用于生体保健，有外热源型，如红外理疗带、红外暖手炉、红外暖脚器等；还有无热源型，如红外护膝、红外床单、红外内衣、枕头等纺织品类。远红外陶瓷材料还用于燃油活化、绿色建材和伪装隐身技术等［5］。基金项目：浙江省科技厅分析测试科技项目（2009F70029），国家农业成果转化项目（2010C20029）作者简介：李文珠，高级实验师，从事木材科学与技术专业分析检测。E-mail：lwz@zafu.edu.cn。章敏，2008级木材科学与工程专业本科生；闫国祺，2010级木材科学与工程专业研究生。电气石又称碧玺，结晶完好的电气石长期被作为宝石矿物

6、加以利用。由于其固有的压电性、热释电性、红外辐射和诱生负离子的特性，电气石在新材料和环保领域具有广泛的应用前景，成为近年健康环保多功能材料的研究热点［6］。同济大学杨如增等对天然黑色电气石红外辐射特性研究表明，黑色电气石粉料具有较高的法向红外比辐射率值，与市场上远红外陶瓷粉料的发射率比较，平均约高出1%~2%，50℃时法向比辐射率0.92~0.94［7，8］。3、竹炭远红外研究现状竹炭和电气石目前被认为是两种远红外比辐射率较高的天然材料，远红外发射率大多在0.85以上。远红外辐射竹炭及其复合材料就是以竹材经高温煅烧得到能放射出特定波长远红外线的竹炭为原料制得了各种新产品。2004年华东

7、理工大学上海华力索菲科技有限公司研制出竹炭纤维，经国家权威部门检测，在人体正常波长范围内远红外辐射率和正常具有远红外功能纤维的辐射率相当，具有远红外保健功能。浙江纺织服装科技有限公司沈国先等，将竹炭加工成超细粉体，与高分子聚合物共混纺丝形成竹炭纤维，利用竹炭有较高的远红外发射率，开发了竹炭保健内衣、竹炭保健凉席、竹炭保健毯和竹炭保健床品等，将灰黑色的竹炭纤维混纺纱用在面料里层，与外层流行色纱线交织，使接近于体表的竹炭纤维能充分发挥保健效果［9，