日前，清華大學(xué)天津裝備研究院*制造研發(fā)中心主任張曉昊博士團(tuán)隊(duì)成功研制出醫(yī)療保健級(jí)高濃度負(fù)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(gè)均勻致密的納米顆粒層，從而使室內(nèi)墻壁穩(wěn)定長(zhǎng)效的釋放高濃度小粒徑負(fù)氧離子，目前該成果已獲得國(guó)家。將納米級(jí)電氣石粉均勻致密地附著在物體表面，使它的效果，是這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，相關(guān)成果的7篇論文被《物理學(xué)報(bào)》《微流體與納米流體學(xué)》等SCI期刊收錄。

“空氣中的分子被電離，產(chǎn)生自由電子。自由電子的大部分被氧氣獲取，形成負(fù)氧離子。”張曉昊介紹，負(fù)氧離子具有的凈化除塵作用，在醫(yī)學(xué)界享有“維他氧”“長(zhǎng)壽素”等美稱。

“城市中負(fù)氧離子含量很低，室內(nèi)更低。要想有效地增加室內(nèi)負(fù)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(jí)電氣石粉為核心原料，研制成高濃度負(fù)氧離子生成劑，通過(guò)電氣石粉電離空氣這樣一個(gè)純物理過(guò)程產(chǎn)生自由電子，從而獲得負(fù)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(shù)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(fù)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(shuō)。

據(jù)悉，這一技術(shù)屬于國(guó)內(nèi)，*無(wú)色透明的高效負(fù)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(shù)，該技術(shù)產(chǎn)生負(fù)氧離子的過(guò)程無(wú)需能源消耗,小粒徑負(fù)氧離子占比高,并且有效避免了高壓電力技術(shù)伴生臭氧的問(wèn)題。

1. 什么是負(fù)氧離子

物理學(xué)中我們都知道，物質(zhì)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(zhuǎn)的電子組成，得到電子時(shí)顯負(fù)電性，失去電子時(shí)顯正電性，我們把正負(fù)電子運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象稱為：離子現(xiàn)象。自然狀態(tài)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(huì)失去部分圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的外層電子，使空氣發(fā)生電離，逃逸原子核束縛的電子稱為：自由電子，帶負(fù)電荷。當(dāng)自由電子與其它中性氣體分子結(jié)合后，就形成帶負(fù)電荷的空氣負(fù)離子。

空氣負(fù)離子又稱負(fù)氧離子，是指獲得 1 個(gè)或 1 個(gè)以上的電子帶負(fù)電荷的氧氣離子。當(dāng)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(fù)離子（Aeroanion）。根據(jù)大地測(cè)量學(xué)和地理物理學(xué)聯(lián)盟大氣聯(lián)合委員會(huì)采用的理論，空氣負(fù)離子是 O2-(H2O)n，或 OH-(H2O)n 為主的離子或者離子團(tuán)。

2. 負(fù)氧離子是怎么形成的

紫外線，宇宙射線，放射物質(zhì)（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(huì)不斷地釋放出α射線、β射線和γ射線，這些放射線具有強(qiáng)的電離作用，能將空氣電離，釋放出的電子經(jīng)過(guò)地球吸收后再釋放出來(lái)很快又和空氣中的中性分子結(jié)合，而形成負(fù)離子。

水的 Lenard 效應(yīng),又稱噴筒電效應(yīng)。比如瀑布沖擊，細(xì)浪推卷暴雨跌失等自然過(guò)程中水在重力作用下，高速流動(dòng)，水分子裂解而產(chǎn)生負(fù)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(yīng)，使空氣電離而產(chǎn)生的負(fù)離子。

部分地殼巖石能夠釋放出一定的負(fù)離子。

自然界中空氣正、負(fù)離子是在不斷產(chǎn)生，又不斷消失，保持某一動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。同時(shí)；因地面對(duì)于大氣電離層形成的靜電場(chǎng)，地面為負(fù)極，結(jié)果空氣負(fù)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(fù)離子，而在高處，空間中的負(fù)離子會(huì)稍多于正離子。

3.負(fù)氧離子描述

空氣負(fù)離子具有殺菌、降塵、清潔空氣的功效，被譽(yù)為“空氣維生素和生長(zhǎng)素”?？諝庳?fù)離子對(duì)人體健康十分有益，可以強(qiáng)身健體、治病，其濃度高低已成為評(píng)價(jià)一個(gè)地方空氣清潔程度的指標(biāo)。一般情況下，空氣負(fù)離子含量在700個(gè)/cm3以上有利于人體健康。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，空氣負(fù)離子是一種無(wú)形的、重要的生態(tài)旅游資源。了解空氣負(fù)離子分布狀況，對(duì)合理開展生態(tài)旅游、指導(dǎo)空氣負(fù)離子旅游資源開發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1. 空氣負(fù)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(jié)合而形成負(fù)離子，如以O(shè)₂^-(H₂O)_n、H₃O₂^- (H₂O)_n、OH^-(H₂O)_n等存在的離子。

1. 空氣負(fù)離子濃度

單位體積空氣中的負(fù)離子個(gè)數(shù)，單位為個(gè)/cm³。

1. 空氣負(fù)離子及其產(chǎn)生條件

環(huán)境中的空氣負(fù)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(chǎn)生Lenard效應(yīng)形成空氣負(fù)離子。森林中空氣清新、清潔的主要原因就是因?yàn)樯汁h(huán)境中空氣負(fù)離子濃度較高，且空氣負(fù)離子具有殺菌、降塵、強(qiáng)身的功效。在森林旅游資源評(píng)價(jià)中，空氣負(fù)離子已作為評(píng)價(jià)森林旅游資源的重要指標(biāo)。在人類崇尚健康、生態(tài)的21世紀(jì)，空氣負(fù)離子資源將成為森林生態(tài)旅游地吸引游客的重要手段。