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負氧離子實現人工制造 無需能源消耗
日前，清華大學天津裝備研究院*制造研發中心主任張曉昊博士團隊成功研制出醫療保健級高濃度負氧離子生成劑，只需噴灑在房間墻壁上，就能在墻壁上形成一個均勻致密的納米顆粒層，從而使室內墻壁穩定長效的釋放高濃度小粒徑負氧離子，目前該成果已獲得國家。將納米級電氣石粉均勻致密地附著在物體表面，使它的效果，是這項技術的一個關鍵點，相關成果的7篇論文被《物理學報》《微流體與納米流體學》等SCI期刊收錄。
“空氣中的分子被電離，產生自由電子。自由電子的大部分被氧氣獲取，形成負氧離子。”張曉昊介紹，負氧離子具有的凈化除塵作用，在醫學界享有“維他氧”“長壽素”等美稱。
“城市中負氧離子含量很低，室內更低。要想有效地增加室內負氧離子濃度，只能‘人工制造’。”張曉昊介紹，“我們采用天然極性材料——納米級電氣石粉為核心原料，研制成高濃度負氧離子生成劑，通過電氣石粉電離空氣這樣一個純物理過程產生自由電子，從而獲得負氧離子。”
“我們還采用了特殊的添加劑，利用分子自組裝的原理，使電氣石粉在絕大多數壁面上都可以形成較為均勻致密的分布，有效地提高了電氣石粉與空氣的接觸面，從而大幅度提高了電氣石粉電離空氣的效果。這種負氧離子生成劑可廣泛適用于墻面、油漆、織物、木材、塑料、皮革等常見表面。”張曉昊說。
據悉，這一技術屬于國內，*無色透明的高效負離子生成材料這一空白。相比于目前廣泛采用的高壓電離技術，該技術產生負氧離子的過程無需能源消耗,小粒徑負氧離子占比高,并且有效避免了高壓電力技術伴生臭氧的問題。
1. 什么是負氧離子
物理學中我們都知道，物質是由分子組成的，分子是由原子組成的，原子是由原子核及圍繞其旋轉的電子組成，得到電子時顯負電性，失去電子時顯正電性，我們把正負電子運動現象稱為：離子現象。自然狀態下，空氣分子的極性呈中性，即：不帶電荷。但在宇宙射線、紫外線、微量元素輻射、雷擊閃電等作用下，空氣分子會失去部分圍繞原子核旋轉的外層電子，使空氣發生電離，逃逸原子核束縛的電子稱為：自由電子，帶負電荷。當自由電子與其它中性氣體分子結合后，就形成帶負電荷的空氣負離子。
空氣負離子又稱負氧離子，是指獲得 1 個或 1 個以上的電子帶負電荷的氧氣離子。當空氣分子受到外界條件如電離的作用后，獲得足夠的能量，而使原子核外圍的電子擺脫原子核的束縛而躍出軌道變成自由電子，使失去電子的中性分
子或原子變成帶正電荷的離子；而躍出的自由電子很快地附著在某些氣體分子或原子（特別容易附著在氧分子或水分子上），成為空氣負離子（Aeroanion）。根據大地測量學和地理物理學聯盟大氣聯合委員會采用的理論，空氣負離子是 O2-(H2O)n，或 OH-(H2O)n 為主的離子或者離子團。
2. 負氧離子是怎么形成的
紫外線，宇宙射線，放射物質（大理石、花崗巖等），土壤（含鐳、鈾和釷等放射性元素）、空氣放射線（從巖石和土壤中逸出）等會不斷地釋放出α射線、β射線和γ射線，這些放射線具有強的電離作用，能將空氣電離，釋放出的電子經過地球吸收后再釋放出來很快又和空氣中的中性分子結合，而形成負離子。
水的 Lenard 效應,又稱噴筒電效應。比如瀑布沖擊，細浪推卷暴雨跌失等自然過程中水在重力作用下，高速流動，水分子裂解而產生負離子。
森林的樹木，葉枝放電及綠色植物光合作用形成的光電效應，使空氣電離而產生的負離子。
部分地殼巖石能夠釋放出一定的負離子。
自然界中空氣正、負離子是在不斷產生，又不斷消失，保持某一動態平衡狀態。同時；因地面對于大氣電離層形成的靜電場，地面為負極，結果空氣負離子受地面排斥，空氣正離子則受地面吸引，所以，在一般情況下，地表面正離子稍多于負離子，而在高處，空間中的負離子會稍多于正離子。
3.負氧離子描述
空氣負離子具有殺菌、降塵、清潔空氣的功效，被譽為“空氣維生素和生長素”。空氣負離子對人體健康十分有益，可以強身健體、治病，其濃度高低已成為評價一個地方空氣清潔程度的指標。一般情況下，空氣負離子含量在700個/cm3以上有利于人體健康。人們已經認識到，空氣負離子是一種無形的、重要的生態旅游資源。了解空氣負離子分布狀況，對合理開展生態旅游、指導空氣負離子旅游資源開發具有重要的現實意義。
- 空氣負離子定義
空氣中氣體分子因電離而釋放出的電子與其它中性原子或分子相結合而形成負離子，如以O2-(H2O)n、H3O2- (H2O)n、OH-(H2O)n等存在的離子。
- 空氣負離子濃度
單位體積空氣中的負離子個數，單位為個/cm3。
- 空氣負離子及其產生條件
環境中的空氣負離子主要是由于宇宙射線、雷電、植物的光合作用、土壤中的氣體交換以及植物芬多精的作用所形成，在溪流、瀑布跌水、海岸則主要是由于水沖擊產生Lenard效應形成空氣負離子。森林中空氣清新、清潔的主要原因就是因為森林環境中空氣負離子濃度較高，且空氣負離子具有殺菌、降塵、強身的功效。在森林旅游資源評價中，空氣負離子已作為評價森林旅游資源的重要指標。在人類崇尚健康、生態的21世紀，空氣負離子資源將成為森林生態旅游地吸引游客的重要手段。
