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竹炭砂锅的“科学说明书”:多孔炭、远红外,厘清营销话术背后的真相

已有 893 次阅读 2026-9-20 08:46 |个人分类:分享|系统分类:科普集锦

眼下电商带货文案里,竹炭砂锅被赋予了“阳气之锅,无涂层、无胶水、无上色、不上釉,透而不漏,弱碱锅体,开水不沸腾……”等诸多神奇功效。这些宣传混杂了三类内容:具备实验与文献支撑的材料学客观事实、被商业营销过度放大的物理效应,以及只可意会、无法量化验证的文化修辞。本文结合公开科研文献与国家相关标准,把事实和噱头逐一拆分厘清。

竹炭:限氧高温热处理得到的多孔碳材料

竹炭由竹材在隔绝或限制氧气的条件下高温热解制得。国际竹藤中心刘杏娥团队以1-4年生毛竹为研究对象,系统探究150-1000℃热解条件下竹炭理化性质演化规律,证实500℃、800℃是竹炭性质转变的两个关键温度节点,竹材生长年限也会显著影响成品竹炭的化学组分与热稳定性[1]。

依据GB/T 26913-2011《竹炭》,一级竹炭固定碳含量≥85%,灰分≤4.5%;行业常规产品固定碳多处于85%-88%,灰分2%-4%,比表面积可达数百m²/g,浸出液pH为8-9[2]。竹炭内部同时存在微孔、中孔、大孔交织的蜂窝孔隙结构,这是它各类理化效应的物质基础。为保证引用信息时效性与准确性,补充标注2025年新版《竹炭》国家标准公开信息:现行新版GB/T 26913-2025已更新了部分性能指标要求[3]。

需要纠正一个常见认知:吸附性能并不完全取决于比表面积大小。中国农业科学院成都沼气科学研究所的研究表明,存在超低比表面积但吸附性能优异的改性竹基生物炭,材料表面官能团、孔道构型同样会主导吸附效果,打破了“孔隙越发达,吸附能力一定越强”的固有认知[4]。也就是说,不能单纯依靠孔隙多少直接判定竹炭的吸附强弱。

“透而不漏”:造孔剂工艺与毛细阻力的双重作用

竹炭砂锅坯体的孔隙来自陶瓷行业成熟的造孔剂工艺:将竹炭粉体混入陶土坯体,高温烧成过程中炭颗粒氧化燃尽,便在胎体内原位生成大量孔隙。

浙江大学王子晨等人以竹炭搭配硅溶胶作为造孔剂制备多孔碳化硅陶瓷,实验证实:造孔剂添加量提升,制品整体相对密度下降、孔隙率随之上升[5]。刘丰利团队以粉煤灰为主原料、竹炭充当造孔剂制备多孔陶瓷膜支撑体,在1250℃烧成制度下得到平均孔径1.25μm的连通孔结构,直观体现竹炭对陶瓷孔隙的调控能力[6]。

“透气但不透水”的现象就来源于炻器/陶器胎体开口气孔与闭口气孔共存的双气孔结构,紫砂类陶器气孔率大多在3.35%-12%区间。开口气孔允许气体分子缓慢扩散通过;微米级的细小孔道依靠杨-拉普拉斯(Young-Laplace)毛细阻力,在常温、低水压条件下可以阻挡液态水渗透。

实现“透而不漏”有硬性前提:孔径必须足够微小,坯体玻化程度达标;如果开口气孔尺寸过大,锅体就会直接漏水。

民间开锅时用米汤、淀粉长时间煮制,本质就是利用淀粉大分子填充、封堵部分微孔,属于人为二次封孔。这里需要注意,网络上部分文章给出的“开口气孔率20%-35%”数值与砂锅盛水使用功能互相矛盾,没有可靠依据,不可采信。

“弱碱锅体”:竹炭灰分带来有限的pH提升

竹炭的灰分含有钾、钙、镁等金属元素,对应的氧化物、碳酸盐遇水发生水解,释放氢氧根,能够小幅提升接触水体的pH值,也就是商家口中的“弱碱锅体”,该指标可以通过标准化实验测定。

林业行业标准LY/T 3205-2020《专用竹片炭》针对用于水质调节的竹炭制品,明确了理化指标与检测方法,检测方法引用GB/T 5750生活饮用水检验规范[7]。

但是,锅体带来的弱碱缓冲能力十分有限,不会改变食物本身的酸碱属性。更重要的是,作为食品接触器具,必须满足GB 4806.4-2016《食品接触用陶瓷制品》、GB 31604.49迁移量标准;无釉砂锅尤其需要重点管控铅、镉重金属迁移风险,不能把“弱碱性”当作产品安全的宣传卖点[8]。

远红外辐射:实测数据客观存在,但不能无限拔高

张文标等人使用傅里叶变换红外光谱仪、IRE-2红外辐射测量仪开展测试:25℃环境温度下,竹炭在8-25μm波段法向比辐射率达到0.888-0.904,红外吸收主峰落在8-14μm区间,该波段属于远红外范围[9]。另有研究显示竹炭-电气石复合粉体,在700℃煅烧条件下远红外比辐射率最高可达0.896。同时陶瓷基体里的二氧化硅、三氧化二铁组分同样具备远红外发射能力。

远红外的物理机理是辐射光子被物质分子吸收,转化成为分子振动、转动的内能,实现能量传递。

但明火加热砂锅的工况下,热量传递以热传导、热对流占绝对主导,远红外辐射仅仅是次要补充。砂锅的保温效果,核心来源于陶胎导热系数低、蓄热能力强,和远红外效应没有直接因果关系。

市场宣传将远红外包装为“生命光线”、鼓吹可以和人体水分子共振实现保健作用,属于过度演绎。此前已有相关市场监管案例,涉事企业因虚构远红外炊具具备降农残、降嘌呤、消炎镇痛等特殊功效,被依法处以40万元罚款。普通炊具产品宣传超出物理常识的医疗、保健功效,本身就涉嫌违反反不正当竞争相关法律法规。

 参考文献

[1] 王佳军, 刘杏娥. 不同热解温度下毛竹基生物炭理化性质演化规律[J]. Biochar, 2024, 6(2): 112-125. 官方来源页:https://yjs.caf.ac.cn/info/1118/5973.htm

[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 竹炭: GB/T 26913-2011[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011: 3-5.

[3] 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会. GB/T 26913-2025 竹炭[S/OL]. (2025-02-17)[2026-09-20].https://std.samr.gov.cn/gb/search/gbDetailed?id=3DBA213285880D16E06397BE0A0A8119

[4] 中国农业科学院成都沼气科学研究所. 改性竹基生物炭的孔隙结构与吸附性能关联研究[J]. Bioresource Technology, 2023, 387: 129654.

[5] 王子晨, 等. 竹炭搭配硅溶胶制备多孔碳化硅陶瓷的性能研究[J]. 陶瓷学报, 2016, 37(4): 387-392.

[6] 刘丰利, 等. 竹炭为造孔剂制备多孔陶瓷膜支撑体的工艺研究[J]. 中国陶瓷工业, 2021, 28(3): 12-17.

[7] 国家林业和草原局. 专用竹片炭: LY/T 3205-2020[S]. 北京: 中国标准出版社, 2020: 4-6.

[8] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 食品接触用陶瓷制品: GB 4806.4-2016[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016: 2-3; 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 食品接触材料 铅、镉迁移量的测定: GB 31604.49-2016[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016: 1-4.

[9] 张文标, 李文珠, 张齐生. 竹炭的红外辐射特性[J]. 浙江林学院学报, 2008, 25(5): 577-581. 官方PDF全文链接:https://zlxb.zafu.edu.cn/fileZJNLDXXB/journal/article/zjnldxxb/2008/5/PDF/25-5-7.pdf

 

注:以上如有错误和不当之处,敬请批评指正,相关技术与安全问题请咨询专业人士。

 




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