[科普中国]-远红外辐射

远红外线

太阳光线大致可分为可见光及不可见光。可见光经三棱镜后会折射出紫、蓝、青、绿、黄、橙、红颜色的光线（光谱）。红光外侧的光线，在光谱中波长自0.75至1000微米的一段被称为红外光，又称红外线。 红外线属于电磁波的范畴，是一种具有强热作用的电磁波。红外线的波长范围很宽，人们将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，相对应波长的电磁波称为近红外线、中红外线及远红外线。 红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长。肉眼看不到红外线，任何物体都发射着红外线。热物体的红外线辐射比冷物体强。

红外线划分2

根据使用者的要求不同，红外线划分范围很不相同。

把能通过大气的三个波段划分为：

近红外波段 1～3微米

中红外波段 3～5微米

远红外波段 8～14微米

根据红外光谱划分为：

近红外波段 1～3微米

中红外波段 3～40微米

远红外波段 40～1000微米

医学领域中常常如此划分：

近红外区 0.76～3微米

中红外区 3～30微米

远红外区 30～1000微米

近红外线或称短波红外线，波长0.76～1.5微米，穿入人体组织较深,约5～10毫米；远红外线或称长波红外线，波长1.5～400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米。（但在实际应用中通常把2.5微米以上的红外线通称为远红外线。）

远红外辐射源产生远红外线主要方法选择热交换能力强、能放射特定波长远红外线的材料，然后加工制造成各种形式、各种用途的的产品。远红外线纤维产品所采用的材料能有效放射5.6um-15um的远红外线，占整体波长90%以上。常用发生远红外线的材料和产品有如下种类1：

1、生物炭：例如高温竹炭、备长炭、竹炭粉、竹炭粉纤维以及各种制品等。

2、碳纤维制品：例如用来取暖的碳纤维地暖片、碳纤维发热电缆、碳纤维暖气片等，在产生热量的同时，会产生85%左右的远红外线来辐射热量。

3、电气石：例如电气石原矿、电气石颗粒、电气石粉、电气石微粉纺织纤维以及各种制品等。

4、远红外陶瓷：例如利用电气石、神山麦饭石、桂阳石、火山岩等高负离子、远红外材料按照不同的比例配各种用途的陶瓷材料，再烧制成各种用途的产品。

5、远红外陶瓷制品：例如远红外陶瓷球、陶瓷装饰建材、陶瓷涂料、陶瓷酒具餐具、陶瓷灯具、陶瓷工艺品、陶瓷微粉纺织纤维、陶瓷能量板、家用电器陶瓷元件等等。

6. 玉石：含有各种微量元素，如钙，镁，锌，硒，锰等对人体有益矿物质 ，加热后具有更多的有益于人体的远红外线。中国自古就有“人养玉，玉养人”之说。

7、金属氧化物及碳化硅：致密多孔的金属氧化物薄膜如氧化铝、氧化铜、氧化银，以及疏松多孔的碳化硅物质，在温度高于150摄氏度时发出的远红外线，波长主要集中在8~13微米，是石英管﹑红外线灯泡﹑线管之类产品始终无法达到的。

广西地区地质结构奇特，远古时代火山活跃，稀散矿物和特种矿物资源极其丰富。随着当今世界环保和健康潮流的兴起，各种性能奇特的非金属矿物材料已经成为当前热门的远红外材料家族的主要成员。

远红外辐射基本定律（1） 基尔霍夫定律3。它指出物体吸收和发射之间的互相联系，一个良好的吸收体同时也是一个良好的辐射体，黑体则是辐射本领最强的理想辐射体。

(2) 斯忒藩定律。即黑体的积分辐射通量密度与绝对温度四次方成正比。

(3) 维恩定律。它指出黑体温度与峰值波长乘积为常数。黑体在一定温度下辐射的能量中，各种波长成分都有，但各波长的辐射能量大小不同，对应于辐射能量最大的波长称为峰值波长。

红外线的发现已经近两个世纪了。虽然红外线发现较早，但由于测量的困难，半个世纪后才对它的性质有了初步的了解。虽然红外线的波长较长，但它与可见光有相同的物理性质。本世纪初，人们开始应用红外线。目前在军事、探测、遥感上都得到了广泛应用。利用它可发现军事目标，在夜间拍摄到地面照片。现在，对红外辐射的研究与应用正在不断深入，已形成了一门新的科学领域。

远红外辐射在医疗保健方面的应用应用原理科学家们发现世上任何物体都能发射红外线，只是发射波长不一样。生命科学研究证实，人体本身是一个远红外辐射源3，他可以吸收及发射远红外光，它所发射5.6um-15um远红外线占总能量的整个人体50%以上。所以当远红外线照射人体时，其频率与身体中的细胞分子、原子间的水分子运动频率相一致时，引起共振效应，其能量最高且能被生物体所吸收，使皮下组织深层部位的温度升高，产生的热效应使水分子活化，处于高能状态，加速人体需要的生物酶的合成，同时活化蛋白质等生物分子，从而增强机体免疫力和生物细胞的组织再生能力，加速供给养分和酵素，促进身体健康。

远红外辐射对人体的作用1、远红外辐射可以改善血液循环4 因为远红外线能够深入人体的皮下组织，所以利用远红外线反应，使皮下深层皮肤温度上升，扩张微血管，促进血液循环，复活酵素，强化血液及细胞组织代谢，对细胞恢复年轻有很大的帮助并能改善贫血。调节血压：高血压及动脉硬化一般是神经系统、内分泌系统，肾脏等细小动脉收缩及狭窄所造成。远红外线扩张微血管，促进血液循环能使高血压降低，又能改善低血压症状。

2、远红外辐射可以改善关节疼痛

远红外线深透力可达肌肉关节深处，使身体内部温暖，放松肌肉，带动微血管网的氧气及养分交换，并排除积存体内的疲劳物质和乳酸等老化废物对消除内肿，缓和酸痛之效果卓越。

3、远红外辐射可以调节自律神经

自律神经主要是调节内脏功能，人长期处在焦虑状态，自律神经系统持续紧张，会导致免疫力降低，头痛，目眩，失眠乏力，四肢冰冷。远红外线可调节自律神经保持在最佳状态，以上症状均可改善或祛除。

4、远红外辐射可以护肤美容

远红外线照射人体产生共鸣吸收，能将引起疲劳及老化的物质，如乳酸、游离脂肪酸、胆固醇、多余的皮下脂肪等，籍毛囊口和皮下脂肪的活化性，不经肾脏，直接从皮肤代谢。因此，能使肌肤光滑柔嫩。远红外线的理疗效果能使体内热能提高，细胞活化，因此促进脂肪组织代谢，燃烧分解，将多余脂肪消耗掉，进而有效减肥。
5、远红外辐射可以改善循环系统

远红外线照射的全面性和深透性，对于遍布全身内外无以数计的微循环组织系统，是唯一能完全照顾的理疗方式。微循环顺畅之后，心脏收缩压力减轻，氧气和养分供应充足，自然身轻体健。强化肝脏功能：肝脏是体内最大的化学工厂，是血液的净化器。远红外线照射引起的体内热深层效应，能活化细胞，提高组织再生能力，促进细胞生长，强化肝脏功能，提高肝脏解毒、排毒作用，使内脏环境保持良好状态，可说是最佳的防病战略。

远红外养生箱红外线是在所有太阳光中最能够深入皮肤和皮下组织的一种射线。由于远红外线与人体内细胞分子的振动频率接近，“生命光波”渗入体内之后，便会引起人体细胞的原子和分子的共振，透过共鸣吸收，分子之间摩擦生热形成热反应，促使皮下深层温度上升，并使微血管扩张，加速血液循环，有利于清除血管囤积物及体内有害物质，将妨害新陈代谢的障碍清除，重新使组织复活，促进酵素生成，达到活化组织细胞、防止老化、强化免疫系统的目的。所以远红外线对于血液循环和微循环障碍引起的多种疾病均具有改善和防治作用。 此外，对人体内的一些有害物质，例如食品中的重金属和其它有毒物质、乳酸、游离脂肪酸、脂肪和皮下脂肪、钠离子、尿酸、积存在毛细孔中化妆品残余物等，就能够借助代谢的方式，不必透过肾脏，直接从皮肤和汗水一起排出，可避免增加肾脏的负担。

一般来说，燃料燃烧、电热器具热源等放出的红外线多属于近红外线，由于波长较短，因此产生大量的热效应，长期照射人体后会产生灼伤皮肤及眼睛水晶体等伤害。波长更短的其它电磁波如紫外线、X射线及γ射线等，会使原子上的电子产生游离，对人体更有伤害作用。远红外线则不然，由于波长较长，能量相对较低，所以使用时相对较少烫伤之危害5。

远红外线也和家用电器所放射出的低频电磁波不同，家用电器所释出的低频电磁波可穿墙透壁及改变人体电流的特性，而被人们高度怀疑其危害性。远红外线在人体皮肤的穿透力仅有0.01至0.1厘米，人体本身也会放出波长约9微米的远红外线，所以和低频电磁波不可混为一谈。 远红外线被用在许多疾病的辅助治疗上，例如筋骨肌肉酸痛、肌腱炎、褥疮、烫伤及伤口不易愈合等疾病，都可以利用远红外线促进血液循环的特性，而达到辅助治疗的目的。

光波疗房1、作用原理4

远红外线采用碳纤维电导制热系统，该系统工作后，会迅速产生波长5.6~14微米的热光，它即可杀死霉菌，此种远红外线发射的光波可以通透人体皮下，渗入人体细胞组织中与人体细胞中的分子、原子、振动频率相同，并形成共振，活化了细胞组织，加速血液循环，有效改善人体微循环，净化体内垃圾，从而达到缓解和治愈人体疾患的作用。

2、主要功效

促进血液循环，改善微循环作用；具有温热消炎，微波按摩作用；调节人体经络平衡作用；降血压血糖度作用。

3、微循环及其功能

微循环是指微动脉和微动脉之间微血管流动，微循环的基本功能是实现血液和组织血细胞之间物质交换，输送养料(营养物质和氧气)，排出代谢物(包换代谢产物和二氧化碳)。

4、现代医学证明

远红外线具有预防人体的癌、肿瘤的发生，高血压、糖尿病及许多心脑血管、风湿等疾病，这些疾病都与微循环障碍有很大关系 ，微循环重要的生理功能作用，被当今医学界称为人类的第二心脏。而远红外线通过深入人体，改善人体的微循环系统达到预防的作用6。

5、适用人群

（1） 减轻妇女小腹胀痛、痛经等症；

（2）缓解人体各种神经性疼痛；

（3）消除人体风寒湿症，缓解腰颈及关节痛；

（4） 美容养颜，排出毒素；

远红外辐射在材料方面的应用材料种类远红外线在材料方面的应用7：陶瓷珠电气石负离子（粉）砭石、锗石远红外布料纤维远红外电热管,电热丝,电热板,远红外涂料,纳米材料,竹炭活性炭材料。

远红外陶瓷（1）定义：远红外陶瓷8是新型陶瓷的一个分支，与传统陶瓷采用氧化硅、氧化铝等高岭土成分组成的普通陶瓷不同，远红外陶瓷是以20 余种无机化合物及微量金属或特定的天然矿石分别以不同的比例配合，再经1200～1600 ℃高温煅烧而成，能辐射出特定波长远红外线的特种陶瓷材料。 （2）传统制备工艺及发展：远红外陶瓷材料可以分为红外激光材料、红外透射材料和红外辐射材料。其核心技术是原料的选择、配方的比例以及陶瓷的烧结。

传统的远红外陶瓷材料制作工艺是利用具有远红外辐射性能的无机非金属微粉（又称：远红外辐射陶瓷粉）不同的红外光谱特性，经过一定的工艺成型、烧结而成。

传统的远红外陶瓷粉的制备方法有液相沉淀法和固相合成法2种，其基本工艺如下：液相沉淀法制备工艺：配料→溶解→加表面活性剂→沉淀→过滤水洗→脱水处理→干燥→气流粉碎→性能检测→备用。固相合成法工艺：配料称量→球磨混合→高温合成→磨细→过筛→性能检测→备用。烧结主要采用常规烧结或热压烧结。

例如：以石英、长石、硬质高岭土为主要原料，其制备工艺包括：将原料分别粉碎过筛，将灰色千枚岩、黑电气石、石英等与粘合剂混合、造粒、烘干，烧制成陶粒；稀土等如上步骤烧制成陶粒；将石英、长石、滑石分别煅烧制成熟料；将陶粒粉与熟料等经混合等工艺，烧制成远红外陶瓷。

随着对远红外陶瓷材料研究的进一步深入，有许多更新的制备方法不断出现。如：共沉淀法、水解沉淀法、水热法、溶胶- 凝胶法、微乳液法(反胶束法) 等。一些研究者甚至探索出了更新的制备远红外陶瓷超细粉的思路，如高温喷雾热解法、喷雾感应耦合离子法等。这些方法的生产工艺与传统的化学制粉工艺截然不同，是将分解、合成、干燥甚至煅烧过程合并在一起的高效方法，但这些方法尚不成熟，需要进一步的研究和探索。

目前，先进的陶瓷烧结工艺有：气氛加压烧结、热等静压烧结、微波烧结、等离子体烧结、陶瓷自蔓延烧结等。另外，大量先进设备(如XRD 衍射仪、红外光谱吸收仪、热分析仪、扫描电子显微镜等) 的应用，使科技工作者对陶瓷的微观结构有了更深刻的了解，促进了远红外陶瓷制品综合性能的提高。

清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室是目前国内在远红外陶瓷材料制备方面技术最为先进、成熟的科研机构之一，为该领域的科研成果和人才培养贡献。

（3）功能与应用：远红外陶瓷以能够辐射出比正常物体更多的远红外线（红外辐射率更高）为主要特征功能。利用这一特殊性能，远红外陶瓷的应用主要分为两个方面：高温区的应用和常温区的应用。在高温区主要应用于锅炉的加热，烤漆，木材、食品的加热和干燥等：常温区主要应用于制造各种远红外保暖材料，如远红外陶瓷粉、远红外陶瓷纤维、远红外陶瓷聚酯，以及远红外功能陶瓷等。

利用远红外陶瓷材料对燃油进行红外辐射，可以使燃油的粘度和表面张力降低，利于雾化和充分燃烧。清华大学杨金龙教授研制的CiM（陶瓷胶态注射成型工艺）远红外陶瓷材料，可制成直径为2-3mm的微珠，用于接触式人体红外保健产品；利用远红外陶瓷制成的蜂窝状、网状或管状元件，用于燃油汽车、船舶、炉灶，节能效果可达到5%以上，对削减燃油污染有一定意义。同时它还有降低引擎温度的效益，除了可以提高热机组件寿命外，也能具体提升汽车动力系统的功率。

远红外陶瓷涂料（含纳米氧化钛涂料）具有催化氧化功能，在太阳光（尤其是紫外线）照射下，生成OH-，能有效除去室内的苯、甲醛、硫化物、氨和臭味物质，并具有杀菌功能。各类远红外陶瓷涂料在居室、公共建筑物、交通工具上推广应用，将会改善人们的生活环境。

在制造工业方面，应用纳米生化科技改制的远红外材料不但宽广了产品

领域，在提升产品的功能和品质的进展上就更令人印象深刻！以纺织品为例，传统的远红外线纺织品，是将能量材料设法涂布于织品或纤维材料上，由于易剥落，不耐洗涤，致使产品的远红外线核心价值快速递减，新工艺将远红外线材料研磨达到微米甚至纳米级尺寸的细微颗粒，均匀分散混入聚酯原料之中抽丝成纱，使其溶入化纤基材牢不可分，因此彻底解决了传统产品洗涤剥落的致命缺陷。

远红外线纳米冷却水：即是添加了特定比例的纳米远红外材料的冷却水，由于远红外线材料的热交换活性甚佳（水的千百倍），能在瞬间吸收外来能量并以光波形式的能量释放出来。

在抗菌保鲜方面的应用，过去因为材料技术瓶颈，相关的应用产品不普遍，然而可预期的随着纳米科技的稳步发展，纳米远红外材料因为具有强效抑制细菌繁殖的功能，因此保鲜效果远胜传统产品。

在农业上的应用，远红外线能微微改善土壤酸性，分解农药，促进果实熟化并增加甜度：在渔业上的应用，远红外线可净化水质，抑制细菌滋长，增加渔获收成等。

远红外碳纤维碳纤维顾名思义9，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH 溶液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。

碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维 。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。

远红外碳纤维材料目前应用于电暖气，烤箱，烤灯等，应用远红外线碳纤维材料制成的取暖器具有安全、高效节能、美观、升温速度快、使用寿命长等优点。而且远红外线本身对人体也有很多益处。

其他应用应用领域1、数码领域：如手机、电脑等1。

2、通信领域：如光纤网络。

3、保健领域：远红外拔罐、低温远红外地暖、温热理疗仪、电位治疗仪、远红外线光波浴房、电气石汗蒸房、生物频谱能量屋

4、生活领域：如远红外线浴霸，远红外理疗仪器。

5、日用领域：远红外卫生巾

远红外辐射主要应用于12大产业1、电器（发热煮食、人体保暖、发热电器、健康、个人护理及美容）

2、·生产机械(利用热力:如注塑机、铸造机械)

3、电子部件(印刷电路板、元件、部件)

4、制衣纺织业，内衣内裤，衣服(发热手套、背心、毛毯、软垫)

5、食品(制作/加工)农产品和渔产品 ·油漆(金属/塑胶/木制品)

6、塑胶/橡胶/皮革

7、木材/纤维/纸张(印刷)

8、陶瓷/玻璃/建筑物料陶瓷粉/模型制品

9、医疗系统

10、农业催生器

11、融雪系统

12、·生活日常