本发明属于陶瓷技术领域。更具体地，涉及一种高强韧石墨烯复合陶瓷清凉脚凳。
背景技术：
陶瓷可用于制作各种瓷器、瓷砖、马桶、浴缸等等产品，在我国具有广泛的使用基础。陶瓷材料具有高熔点、高硬度、高耐磨性、高化学稳定性等优点，但是脆性是其致命的缺点，限制了陶瓷材料的应用范围，因此，陶瓷材料的强韧化一直是材料学家长期关注的问题。对于传统结构陶瓷来说，往往强度的增加会伴随着材料的断裂韧性下降，陶瓷材料的硬度与韧性之间的矛盾也是陶瓷材料的一大问题，限制了它的推广应用。
另外，现代人大多数的生活、工作方式中长期坐立已成为常态，腿部尤其是脚部活动少，脚部血液和淋巴的正常流通收到阻碍，使他们的循环速度减缓；这时脚部血管的负载增加，供氧情况恶化，严重者从而可能导致静脉曲张、蜂窝织炎和其他一些不适症状。
对于女性而言，长时间穿着高跟鞋也使得脚部劳累损伤程度加深，尤其是在炎热的夏天，更是有许多不适，引起脚部、腿部浮肿等问题。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术中的问题，提供一种复配石墨烯结合纤维强化技术制备高强韧性石墨烯复合陶瓷的方法，并在此基础上制备了一种高强韧陶瓷清凉脚凳。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种高强韧陶瓷清凉脚凳，包括由高强韧性石墨烯复合陶瓷制成的内部中空的本体1；本体1顶部设置有一对按摩脚槽2和一对休息脚槽3，按摩脚槽2中部位置设有第一大凸起21，其余位置设有若干个第二小凸起22；本体1顶部包括两层，两层之间的空腔内设置有压力感应组件4；压力感应组件4包括设置在顶层上的压力感应器和设置在空腔内的控制器，控制器内设时间提醒模块，时间提醒模块上设置有鸣声器或二极管；本体1底部表面有一层防滑层。
其中，本体1是由高强韧性石墨烯复合陶瓷制成；所述高强韧性石墨烯复合陶瓷由如下组分制成：
坯体：氧化铁、钙长石、钾长石、凹凸棒土、锂辉石、石墨烯、纳米二氧化钛纤维粉末、碳化硅晶须、硫酸钡、玻璃微珠；
釉料：高岭土、石墨烯、纳米二氧化钛纤维粉末、竹炭粉、碳化硅晶须、硫酸钡、玻璃微珠、钾长石、石英砂、滑石粉、橄榄石、竹炭粉、氧化铁、氧化铝、氧化镁、硅酸锆、氧化锌、氧化镥。
优选地，所述高强韧性石墨烯复合陶瓷由如下重量份的组分制成：
坯体：氧化铁3～8份、钙长石4～8份、钾长石5～10份、凹凸棒土4～8 份、锂辉石10～15份、石墨烯5～7份、纳米二氧化钛纤维粉末3～6份、碳化硅晶须2～5份、硫酸钡3～5份、玻璃微珠2～5份；
釉料：高岭土4～10份、石墨烯2～5份、纳米二氧化钛纤维粉末1～3份、竹炭粉1～2份、碳化硅晶须2～5份、硫酸钡1～3份、玻璃微珠1～4份、钾长石5～10份、石英砂3～8份、滑石粉4～9份、橄榄石3～8份、竹炭粉2～5份、氧化铁1～3份、氧化铝5～9份、氧化镁3～7份、硅酸锆4～8份、氧化锌2～ 5份、氧化镥2～6份。
更优选地，所述高强韧性石墨烯复合陶瓷由如下重量份的组分制成：
坯体：氧化铁5份、钙长石6份、钾长石8份、凹凸棒土6份、锂辉石13 份、石墨烯6份、纳米二氧化钛纤维粉末4份、碳化硅晶须3份、硫酸钡4份、玻璃微珠3份；
釉料：高岭土7份、石墨烯3份、纳米二氧化钛纤维粉末2份、竹炭粉2份、碳化硅晶须3份、硫酸钡2份、玻璃微珠3份、钾长石7份、石英砂6份、滑石粉7份、橄榄石6份、竹炭粉4份、氧化铁2份、氧化铝7份、氧化镁5份、硅酸锆6份、氧化锌3份、氧化镥4份。
另外，所述本体1由如下方法制备得到：
S1.将坯体原料烘干粉碎后过160～180目，然后按比例混合后，以乙醇和水混合物为介质磨球球磨1～2.5h，得到混合均一的浆料，浆料经沉淀，去除上清液，沉淀物晒干，放入炼泥机中进行炼泥，将炼泥通过拉坯装置进行拉坯，形成坯体，烘干后陈化，再800～850℃下素烧0.5～1h；
S2.将釉料原料按比例混合后，以乙醇和水混合物为介质磨球球磨0.5～1.5h，得到混合均一的釉料；
S3.把釉料喷淋于坯体表面，1250～1350℃烧成6～15h，得到陶瓷脚凳本体。
另外，优选地，本发明脚凳的本体1四周表面镂空设计，所述镂空的形状为垂直相交的两个椭圆形。
优选地，所述第一凸起21的形状为圆弧形凸起，宽度与脚槽中部宽度相同。本发明上述的高强韧陶瓷清凉脚凳机械性能和力学性能优异，强韧性好，还能够净化空气质量，而且设计美观、结构简单合理，引入了时间提醒模块，使用更人性化。
所述时间提醒模块可设置提醒时间间隔，当使用脚凳时，控制器负责接受处理压力感应器的信息，并传输给时间提醒模块，当使用者坐下的时间超过设定时间时，鸣声器或二极管进行声或光的提醒。
另外，本体1底部表面的防滑层可保证脚蹬的稳固性。
更优选地，所述脚凳还包括底座5，底座5与本体1之间设置有防滑橡胶层 6，底座5底部有万向轮7。底座的设计方便移动，无需移动时不使用底座即可，可满足多种需求。
优选地，所述底座5上表面内直径略大于本体1底面外直径。所述底座5的边沿部分向上45-80°倾斜。可使得本体1刚好嵌进底座，结合防滑橡胶层，保证稳固性。
优选地，所述轮子7为万向轮。
优选地，本体1为上细下粗的方形，顶部边沿向外向下延伸。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种高强韧陶瓷清凉脚凳，是由一种高强韧性石墨烯复合陶瓷制成，在陶瓷原料中引入纤维强化技术，结合石墨烯的使用，同时复配以硫酸钡和玻璃微珠改善石墨烯的分散性，各组分按照合适的比例配入陶瓷原料中，可发挥明显的协同增效作用，显著增强陶瓷材料的强韧性，使得陶瓷材料的机械性能和力学性能得到显著提升，解决了传统陶瓷材料硬度与韧性的矛盾问题；产品机械性能和力学性能优异，更耐磨、强韧性更好，耐蚀性、耐高温、耐磨性能优异，还对空气污染物具有吸附去除能力，净化空气质量，并且制备方法简单，适宜工业化生产。
而且，本发明的脚凳设计美观、结构简单合理，使用该脚蹬可抬高脚部位置，缓解腿部压力，而且凳面上的按摩凸起可对脚部进行按摩、缓解脚部疲劳，促进脚部与腿部血液循环，同时引入了时间提醒模块，使用更人性化。
同时，陶瓷材料较清凉，本发明所用高强韧性石墨烯复合陶瓷还具有抑菌的作用，尤其适合夏季及炎热地区使用。
附图说明
图1为本发明脚凳的结构示意图。
图2为本发明脚凳的凳面结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例1
1、一种高强韧性石墨烯复合陶瓷，由如下重量份的组分制成：
(1)坯体：氧化铁5份、钙长石6份、钾长石8份、凹凸棒土6份、锂辉石13份、石墨烯6份、纳米二氧化钛纤维粉末4份、碳化硅晶须3份、硫酸钡 4份、玻璃微珠3份；
(2)釉料：高岭土7份、石墨烯3份、纳米二氧化钛纤维粉末2份、竹炭粉2份、碳化硅晶须3份、硫酸钡2份、玻璃微珠3份、钾长石7份、石英砂6 份、滑石粉7份、橄榄石6份、竹炭粉4份、氧化铁2份、氧化铝7份、氧化镁 5份、硅酸锆6份、氧化锌3份、氧化镥4份。
2、所述高强韧性石墨烯复合陶瓷的制备方法如下：
S1.将坯体原料烘干粉碎后过170目，然后按比例混合后，以乙醇和水混合物为介质磨球球磨2.5h，得到混合均一的浆料，浆料经沉淀，去除上清液，沉淀物晒干，放入炼泥机中进行炼泥，将炼泥通过拉坯装置进行拉坯，形成坯体，60℃烘干后陈化2天，再800℃下素烧1h；
S2.将釉料原料按比例混合后，以乙醇和水混合物为介质磨球球磨1.5h，得到混合均一的釉料；
S3.把釉料喷淋于坯体表面，喷淋厚度为1mm，1300℃烧成12h，得到高强韧性石墨烯复合陶瓷。
实施例2
1、一种高强韧性石墨烯复合陶瓷，由如下重量份的组分制成：
(1)坯体：氧化铁3份、钙长石4份、钾长石5份、凹凸棒土4份、锂辉石10份、石墨烯7份、纳米二氧化钛纤维粉末6份、碳化硅晶须5份、硫酸钡 5份、玻璃微珠5份；
(2)釉料：高岭土10份、石墨烯5份、纳米二氧化钛纤维粉末3份、竹炭粉2份、碳化硅晶须5份、硫酸钡3份、玻璃微珠4份、钾长石5份、石英砂3 份、滑石粉4份、橄榄石3份、竹炭粉2份、氧化铁1份、氧化铝5份、氧化镁 3份、硅酸锆4份、氧化锌2份、氧化镥2份。
2、制备方法同实施例1。
实施例3
1、一种高强韧性石墨烯复合陶瓷，由如下重量份的组分制成：
(1)坯体：氧化铁8份、钙长石8份、钾长石10份、凹凸棒土8份、锂辉石15份、石墨烯5份、纳米二氧化钛纤维粉末3份、碳化硅晶须2份、硫酸钡 3份、玻璃微珠2份；
(2)釉料：高岭土4份、石墨烯2份、纳米二氧化钛纤维粉末1份、竹炭粉1份、碳化硅晶须2份、硫酸钡1份、玻璃微珠1份、钾长石10份、石英砂 8份、滑石粉9份、橄榄石8份、竹炭粉5份、氧化铁3份、氧化铝9份、氧化镁7份、硅酸锆8份、氧化锌5份、氧化镥6份。
2、制备方法同实施例1。
实施例4
以实施例1的高强韧性石墨烯复合陶瓷为例，研究复合陶瓷的性能。
1、实验分组
(1)实验组：实施例1制备的高强韧性石墨烯复合陶瓷。
(2)对比组1：将实施例1坯体和釉料中的石墨烯、纳米二氧化钛纤维粉末、碳化硅晶须、硫酸钡、玻璃微珠全部省去；
(3)对比组2：将实施例1坯体和釉料中的纳米二氧化钛纤维粉末替换为钢化纤维；
(4)对比组3：将实施例1坯体和釉料中的纳米二氧化钛纤维粉末替换为硅酸铝纤维；
(5)对比组4：将实施例1坯体和釉料中的碳化硅晶须替换为硅酸铝纤维；
(6)对比组5：将实施例1坯体和釉料中的碳化硅晶须替换为钢化纤维；
(7)对比组6：将实施例1坯体和釉料中的硫酸钡省去；
(8)对比组7：将实施例1坯体和釉料中的玻璃微珠省去。
(9)对比组8：将实施例1坯体和釉料中的硫酸钡、玻璃微珠全部省去。
2、测试各组陶瓷的机械性能和力学性能，结果如表1所示。
表1各组陶瓷的强韧性能
结果显示，与对比组1相比，本发明在陶瓷原料中引入纤维强化技术，结合石墨烯的使用，同时复配以硫酸钡和玻璃微珠改善石墨烯的分散性，使得陶瓷材料的机械性能和力学性能得到显著提高，具有很好的断裂韧性和抗弯强度。
而与其他对比组相比，本发明的陶瓷机械性能和力学性能也有显著性的提高，表明石墨烯、纳米二氧化钛纤维粉末、碳化硅晶须，以及硫酸钡和玻璃微珠，按照合适的比例配入陶瓷原料中，可发挥明显的协同增效作用，显著增强陶瓷材料的强韧性，解决了传统陶瓷材料硬度与韧性的矛盾问题。
3、测试各组陶瓷的吸附性能
分别在密闭容器中放入各组陶瓷材料，各组通入等量的甲醛、苯、氨、TVOC，封闭容器，静置30天后，测试容器内的有害物质的含量。计算污染物去除率，结果如表2所示。
去除率＝(污染物末浓度-污染物初始浓度)/污染物初始浓度×100％
表2各组陶瓷污染物吸附能力
结果显示，与对比组1相比，本发明在陶瓷原料中引入纤维强化技术，结合石墨烯的使用，同时复配以硫酸钡和玻璃微珠改善石墨烯的分散性，使得陶瓷材料对污染物的去除能力提高幅度达到了60％以上。
而与其他对比组相比，本发明对污染物的去除能力提高幅度也达到了10％以上，表明石墨烯、纳米二氧化钛纤维粉末、碳化硅晶须，以及硫酸钡和玻璃微珠，按照合适的比例配入陶瓷原料中，可发挥明显的协同增效作用。
4、测试各组陶瓷的抑菌性能
测试方法：按照JC/T897-2002的规定测试各组陶瓷的大肠杆菌平均菌数和金黄色葡萄球菌平均菌数，以及抗菌率。检测结果如表3所示，本发明的陶瓷具有非常好的抑菌性能。
表3各组陶瓷的抑菌性能
另外经测试可知，本发明所得陶瓷还具有优异的耐蚀性、耐高温、耐磨性能。
实施例5
1、一种高强韧陶瓷清凉脚凳，如图1和2所示，包括由高强韧性石墨烯复合陶瓷制成的内部中空的本体1；本体1为上细下粗的方形，四周表面镂空设计，镂空的形状为垂直相交的两个椭圆形；本体1顶部边沿向外向下延伸，顶部上设置有一对按摩脚槽2和一对休息脚槽3，按摩脚槽2中部位置设有第一大凸起21，其余位置设有若干个第二小凸起22，第一凸起21的形状为圆弧形凸起，宽度与脚槽中部宽度相同；本体1顶部包括两层，两层之间的空腔内设置有压力感应组件4；压力感应组件4包括设置在顶层上的压力感应器和设置在空腔内的控制器，控制器内设时间提醒模块，时间提醒模块上设置有鸣声器或二极管；本体1底部表面有一层防滑层；所述脚凳还包括底座5，底座5本体1之间设置有防滑橡胶层6，底座5底部有万向轮7。
所述时间提醒模块可设置提醒时间间隔，当使用脚凳时，控制器负责接受处理压力感应器的信息，并传输给时间提醒模块，当使用者坐下的时间超过设定时间时，鸣声器或二极管进行声或光的提醒。
另外，本体1底部表面的防滑层可保证脚蹬的稳固性。
更进一步地，所述脚凳还包括底座5，底座5与本体1之间设置有防滑橡胶层6，底座5底部有万向轮7。底座的设计方便移动，无需移动时不使用底座即可，可满足多种需求。
所述底座5上表面内直径略大于本体1底面外直径。所述底座5的边沿部分向上45-80°倾斜。可使得本体1刚好嵌进底座，结合防滑橡胶层，保证稳固性。
本发明的脚凳设计美观、结构简单合理，使用该脚蹬可抬高脚部位置，缓解腿部压力，而且凳面上的按摩凸起可对脚部进行按摩、缓解脚部疲劳，促进脚部与腿部血液循环，同时引入了时间提醒模块，使用更人性化。
同时，陶瓷材料较清凉，本发明所用高强韧性石墨烯复合陶瓷还具有抑菌的作用，尤其适合夏季及炎热地区使用。
2、上述脚凳的本体1由高强韧性石墨烯复合陶瓷制成，所述高强韧性石墨烯复合陶瓷由如下重量份的组分制成：
(1)坯体：氧化铁5份、钙长石6份、钾长石8份、凹凸棒土6份、锂辉石13份、石墨烯6份、纳米二氧化钛纤维粉末4份、碳化硅晶须3份、硫酸钡 4份、玻璃微珠3份；
(2)釉料：高岭土7份、石墨烯3份、纳米二氧化钛纤维粉末2份、竹炭粉2份、碳化硅晶须3份、硫酸钡2份、玻璃微珠3份、钾长石7份、石英砂6 份、滑石粉7份、橄榄石6份、竹炭粉4份、氧化铁2份、氧化铝7份、氧化镁 5份、硅酸锆6份、氧化锌3份、氧化镥4份。
所述本体1的制备方法如下：
S1.将坯体原料烘干粉碎后过170目，然后按比例混合后，以乙醇和水混合物为介质磨球球磨2.5h，得到混合均一的浆料，浆料经沉淀，去除上清液，沉淀物晒干，放入炼泥机中进行炼泥，将炼泥通过拉坯装置进行拉坯，形成坯体，60℃烘干后陈化2天，再800℃下素烧1h；
S2.将釉料原料按比例混合后，以乙醇和水混合物为介质磨球球磨1.5h，得到混合均一的釉料；
S3.把釉料喷淋于坯体表面，喷淋厚度为1mm，1300℃烧成12h，得到高强韧性脚凳本体。
经过测试，该脚凳本体具有优异的机械性能和力学性能，具有很好的断裂韧性和抗弯强度；更耐磨、强韧性更好，耐蚀性、耐高温、耐磨性能优异，还对空气污染物具有吸附去除能力，净化空气质量，并且制备方法简单，适宜工业化生产。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。