負離子地毯的功能性及配比最佳化
近年來，隨著居室裝飾裝潢的現代化，室內的空氣品質往往處於被忽視的位置。室內空氣污染已經成為全世界各國共同關注的問題，環境專家已把室內空氣污染列入對人健康危害最大的5種因素之一。美國專家研究表明，室內空氣的污染程度要比室外空氣嚴重2-5倍，在特殊情況下可達到100倍。裝空調的封閉室內空氣負離子濃度僅為0-25個/cm3。而世界衛生組織對清新空氣的負離子標準濃度規定為：1000-1500個/cm3。
有資料介紹：郊外田野的空氣負離子濃度為5000-50000個/cm3；當空氣負離子濃度達到50000-100000個/cm3時，可以殺菌、減少疾病傳播；當空氣負離子濃度為100000-500000個/cm3時，人體具有自然痊癒能力。所以，開發負離子室內紡織品已成為各國關注的重要研究方向。
1 負離子材料的篩選
複合型負離子健康地毯，是採用共混法將負離子素超微粉體鑲嵌於定形絲內，並採用負離子漿進行背塗。利用負離子素的自極性產生永久的自發電極，通過壓電效應、熱電效應、物理吸附、化學吸附等協同作用，達到激活增效，提高負離子發生量的效果。因此，所加入的負離子素既不能影響纖維的各種機械物埋性能，又要能達到較高的功能性指標，所以，對於負離子素的篩選至關重要。
能夠釋放空氣負離子的功能性材料主要有電氣石(tourmaline)、蛋白石、海底沉積物、海藻炭4大類。其中，電氣石是一種天然存在的三方晶系、柱狀結晶的矽酸鹽類礦物晶體，能夠持久帶電(具有電能)，與鈾(具有放射能)、磁鐵(具有磁能)並稱為世界三大能量礦石。通常是以鎂鐵鋰電氣石為例，其化學分子式為:Na(Mg,Fe,Li,Al)3Al6[Si6O8][B03]3(OH，F)4.寶石學中又稱"碧璽"。電氣石的晶體結構決定了它具有沿C軸兩個結晶端天然的正負極性。這種與生俱來的永久性電極是產生負離子的基礎。
複合型負離子素是將鐵鎂鋰電氣石進行超細粉碎，再與稀土複合氧化物、納米半導體材料等進行機械化學複合而成的高效產生空氣負離子的複合材料。選用此種負離子素作為紡織品添加劑比單純電氣石產生空氣負離子能力提高2倍以上。
2 負離子地毯的功能性作用原理簡述
負離子健康地毯是採用共混法將複合型負離子素鑲嵌於纖維之中，製成丙綸BCF絲，然後經織造、後整理加工而成。
由於複合型負離子素產生負離子的過程是在其具有永久自極性的基礎上，藉助於能量的變化促使周圍空氣電離，不間斷的產生空氣負離子的過程。所以，人們在與負離子健康地毯接觸的過程中，纖維周圍的溫度、壓力、濕度發生了變化，激發了織物中負離子素的熱電和壓電效應，引起負離子素晶體之間的電勢差，使得周圍空氣發生永久電離:
H2O→OH-+H+。H+以比OH-快1.8倍的速度，迅速移向永久電極的負極，吸收一個電子變為氫氣逸散到空氣中:2H++2e→H2↑;而脫離出的OH-附著於鄰近的水和氧分子，轉化為空氣負離子(H3O2)-。這種變化只要空氣濕度不為零就會不間斷地進行著，形成負離子地毯永久發射空氣負離子(H3O2)-的功能，且不會產生有毒物質引發其他副作用。
複合型負離子素同時具有遠紅外發射功能。這是由於纖維中負離子素單元體的正、負電荷無對稱中心，當它們做熱運動時，相應的偶極矩發生變化，即熱運動使極性分子激發到更高的能級，當它們向下躍遷時把多餘的能量以電磁波的方式放出。其輻射遠紅外線的波長範圍為4-14µm，而人體吸收遠紅外線最佳波長為9.6µm，恰在此範圍內。所以，在負離子健康地毯上赤足行走時，也具有促進人體微循環功能。
地毯纖維中的負離子素持續釋放的(H3O2)-負離子能夠中和空氣中的氧自由基及氧化性氣體(腐敗異味)，並中和、包覆帶有正電荷的甲醛、H2S、二甲胺、氨等有害氣體，直到無電荷後沉降；同時，負離子素的每個晶體顆粒周圍都可形成具0.06mA微電流的104-107V/m強電場，細菌、有機物在電場電流作用下被分解，從而，失去增生與繁殖的條件。所以負離子健康地毯的除臭、祛除異味和抗菌抑菌作用是由於負離子包覆沉降、負離子中和、電場電流分解及某些化學反應的綜合結果。
3 套用前景
(1)研製開發負離子健康地毯的意義在於將自然界的空氣負離子功能移植到室內，淨化空氣，抑菌防臭，提高組織供氧，改善新陳代謝，增強人體免疫力，使室內鋪地材料達到清新與保健的統一，實現鋪地紡織品的"清沽、健康、安全、放心"。地毯用於地熱取暖的室內，更能提高其功能性的效果。
(2)在BCF絲中鑲嵌的負離子素的粒度，至少應在單纖維直徑的1/3以下；添加量為母粒的30%以上；紡絲油劑應比通常用量提高1.5%左右。
(3)採用複合型負離子素作為紡絲添加劑可以提高功能性效應。製成的地毯纖維經中國紡科院測試中心檢測，負離子發生量可達6100個/cm3，遠紅外發射率可達85.3%
(4)用於製作負離子地毯的長絲及其生產工藝，同樣可以生產沙發、坐墊、窗簾等室內、車內其它紡織品，因此具有極廣泛的套用領域。
