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发光透光水泥基材料：制备工艺、性能探究与应用展望

一、引言

1.1研究背景与意义

在当今建筑领域，随着人们对建筑空间品质和环境可持续性的关注度不断提高，对建筑材料的性能和功能提出了更高的要求。传统建筑材料在满足基本结构需求的同时，往往难以兼顾节能、美观与创新等多方面的需求。发光透光水泥基材料作为一种新型的功能材料，将水泥基材料的高强度、耐久性与发光和透光性能相结合，为建筑设计和工程应用开辟了新的可能性。

从建筑节能的角度来看，发光透光水泥基材料具有显著的优势。在白天，它可以充分利用自然光线，通过透光性能将光线引入室内，减少人工照明的使用，从而降低能源消耗。例如，在一些大型商业建筑或公共空间中，采用发光透光水泥基材料作为外墙或隔断，可以让更多的自然光进入室内，营造明亮、舒适的空间环境，同时降低照明系统的能耗。到了夜晚，材料中的发光成分可以持续发光，为室内外提供一定的照明，进一步节约能源。这种白天透光、夜晚发光的特性，使其成为实现建筑节能目标的理想材料之一。

在装饰领域，发光透光水泥基材料更是展现出独特的魅力。其透光性能可以使建筑结构呈现出通透、轻盈的视觉效果，打破传统水泥材料的厚重感。例如，在室内装饰中，使用发光透光水泥基材料制作的隔断、屏风或灯具，可以营造出柔和、温馨的光线氛围，增加空间的层次感和艺术感。而其发光性能则为建筑装饰增添了更多的创意和惊喜，通过巧妙的设计，可以在夜晚打造出绚丽多彩的灯光效果，使建筑成为城市景观中的亮点。无论是用于现代简约风格的建筑，还是古典优雅风格的建筑，发光透光水泥基材料都能以其独特的美学效果满足不同的设计需求，提升建筑的整体品质和价值。

此外，发光透光水泥基材料的应用还具有潜在的社会和经济效益。在社会层面，它可以改善人们的生活和工作环境，提高空间的舒适度和安全性。在经济层面，随着技术的不断成熟和生产成本的降低，这种材料有望在建筑市场中占据更大的份额，推动建筑材料产业的升级和发展，同时带动相关产业链的协同发展，创造更多的就业机会和经济效益。综上所述，研究发光透光水泥基材料的制备与性能，对于推动建筑节能、创新建筑装饰设计以及促进建筑材料行业的可持续发展具有重要的现实意义和应用潜力。

1.2国内外研究现状

国内外学者在发光透光水泥基材料的研究方面取得了一系列的进展。在制备方法上，溶胶–凝胶法被广泛应用于制备纳米颗粒，如通过溶胶–凝胶法成功制备了不同组成的SiO2和CeO2纳米颗粒，这种方法能够精确控制颗粒的粒径和形貌，为后续制备高性能的发光透光水泥基材料奠定了基础。共聚合物化学沉积法用于制备SiO2/PVA、CeO2/PVA和SiO2/CeO2/PVA薄膜，所制备的薄膜具有较高的透光率，其中SiO2/PVA薄膜的透光率尤为突出。溶液旋涂法也被用于制备发光透光水泥基材料，通过该方法制备的材料展现出较好的荧光性能，并且随着CeO2颗粒添加浓度的增大，荧光强度增强。

在性能研究方面，针对水泥基透光材料的研究表明，化学透光材料（CTCM）通过添加荧光粉或纳米粉末改变水泥浆的微观结构来实现透光，透光度可达20%以上，例如使用1.5％的荧光粉和10％的硅酸钠制备的材料透光度可达到29%以上。物理透光材料（PTCM）则主要利用气孔、毛细孔等结构实现透光，通过控制气孔的大小和分布，能够实现10％至30％不等的透光度。同时，研究还关注到材料的强度、耐久性等力学性能，以及耐候、耐酸碱、耐冻融等耐久性能。

在应用领域，发光透光水泥基材料已在建筑装饰、景观照明等方面得到应用。在建筑装饰中，可用于室内墙面、隔断、灯座、餐桌等，其透视效果能为室内空间增添清新、明快的氛围；在建筑立面，可用于门框、窗框、幕墙等，增强建筑外立面的艺术感。在景观照明方面，可用于制作喷泉、雕塑、路灯等，透光和发光效果使其在夜晚能打造出独特的视觉风景。

然而，当前研究仍存在一些不足。透光性能方面，材料的透光性能稳定性较差，易受外界环境（如温度、湿度、光照强度等）和水泥浆品质等因素的影响，导致实际应用中透光效果难以保持一致。强度问题也是制约其广泛应用的关键因素之一，为了获得透光效果，CTCM通常需要添加较多的添加剂，这在一定程度上降低了材料的强度，难以满足一些对强度要求较高的建筑结构的需求。此外，对于发光透光水泥基材料的内部结构和透光、发光机理的研究还不够深入，这限制了对材料性能的进一步优化和提升。

1.3研究内容与方法

本研究的主要内容包括以下几个方面：首先是发光透光水泥基材料的制备，通过对溶胶–凝胶法、共聚合物化学沉积法和溶液旋涂法等多种制备方法的研究和优化，探索最佳的制备工艺，以获得具有良好发光和透光性能的水泥基材料。其次是性能测试，对制备出的材料进行全面的性能测试，包括光学性能（如透光率、荧光强度、发光