在冬暖夏热地区,降低建筑物对太阳热量的吸收,节约制冷降温的能耗,对于建筑节能是非常重要的。在建筑外墙及屋顶涂覆高反射涂料是有效的措施之一,但是成膜的有机材料耐久性差,通常几年后就需要重新涂刷以保证美观及热反射效果。陶瓷材料的耐候性和强度好,外墙砖在我国建筑外墙的应用相当广泛,因此开展陶瓷材料的热反射特性和机理的研究,开发对太阳热具有高反射比的陶瓷材料,对于冬暖夏热地区建筑物的节能有非常重要的意义。作者在前期研究的基础上,利用正交实验研究了配方成分对太阳光反射比的影响,发现可以通过在釉中生成的钛榍石来提高陶瓷的太阳光反射比,并且优选出了太阳光反射比较高的生料釉基础配方。经过热力学计算及实验分析,发现生成钛榍石最可能的途径是:原料中的CaCO₃热分解后,CaO在后续升温过程中与TiO₂及SiO₂反应,生成CaTiSiO₅,另外还有少量的CaCO₃先与TiO₂反应生成CaTiO₃,CaTiO₃再与SiO₂反应生成CaTiSiO₅。为了提高钛榍石析晶的均匀性,熔制了与生料釉配方组分相同的熔块釉,此时,钛榍石来源于从玻璃相直接析晶,析晶温度约为820°C。根据Kissinger模型计算,熔块釉中钛榍石的析晶活化能为Ea=450.92 kJ/mol。用描述晶体生长取向的Avrami指数公式进行计算,结果范围为2.11-3.06,说明熔块釉中的钛榍石倾向于三维生长,即生长为颗粒状。对熔块釉和生料釉的热反射比进行对比,发现熔块釉的反射性能优于生料釉,这是因为熔块釉中钛榍石晶体的分布更为均匀,晶粒的遮盖率更高所致。化学组成、釉层厚度、烧成制度是影响釉热反射性能的主要因素。论文研究了二氧化钛等成分的含量对釉中钛榍石含量的影响。当二氧化钛含量低于氧化钙含量时,釉中主晶相为钛榍石,几乎没有金红石,当二氧化钛含量高于氧化钙含量时,釉中开始出现金红石晶体。二氧化钛含量达到10.02 wt%以上时,釉的太阳光反射比能够符合热反射材料的标准。调整釉浆固含量及浸釉时间,可以获得同样组分不同厚度的热反射釉层。釉层厚度小于200μm时,反射比随厚度增加的增幅明显,当釉层厚度增加到300μm后,反射比对厚度的增加不再敏感。我们还通过控制烧成温度和烧成时间,观察了釉的析晶行为,结果表明,1150°C下烧成的釉热反射性能最佳,保温时间过长会使生成的晶体熔融至玻璃相中,从而降低釉的热反射性能。在含钛熔块釉中加入ZnO,BaO,MgO不仅会改变釉的析晶规律,还能明显提升釉的热反射性能。含钙钛釉加ZnO后,会抑制钛榍石析出,并析出大量金红石型二氧化钛晶体,由于二氧化钛折射率比钛榍石高,釉的反射效果有所提升。外加BaO会抑制钛榍石晶体长大,电镜观察显示,加入2 wt%后,钛榍石尺寸为200-300 nm之间,是未加BaO釉中钛榍石的十分之一,同样由于高折射率晶体对釉面的遮盖率高,该方法也能提升釉的热反射性能。与外加ZnO类似,MgO能使钛釉少析出钛榍石,多析出金红石,但效果比外加ZnO的弱,正因为如此,外加MgO能使钛榍石和金红石同时存在于釉中,发挥各自的可见光高反射特性和近红外高反射特性。实验结果显示,外加MgO的釉的太阳光反射比最高,达到97.21%。通过向钛熔块釉中加入硅铁红色料和镨黄色料,发现当色料的母体为高折射率的晶体时,掺入色料的釉的反射性能较好。向钛榍石中掺杂部分副族元素形成彩色的粉体,再将这些粉体加入至釉中,发现釉在烧成后的热反射性能基本都能满足彩色热反射材料的相关标准。通过采用双层施釉工艺,在钛釉上额外施一层添加陶瓷色料的锆釉或透明釉作为面釉,可以使制品在获得色彩的同时拥有较好的热反射性能,双层釉的太阳光反射比比单层釉高约10-20%。