石文化源远流长，石材对人类的生产生活历史性和现实性的贡献，令世人瞠目。从原始人栖息的洞穴，到现代人居住的豪宅；从古代的壁画浮雕和中世纪的精美雕塑，到现代社会绚丽多姿的艺术作品，石材始终扮演着建筑材料和艺术载体的重要角色。而石器时代石材作为人类生产的主要工具，更是在社会经济发展史上留下了璀璨的一页。行家说，石头是有“生命”的，也有人说：“精美的石头会唱歌”，由此可见人类对石头的深厚感情了。所以可以毫不夸张地说，人类文明的进步史，始终伴随着人类对石材应用的发展史。
然而，天然石材属于不可再生的矿产资源，随着人们不断开采使用，资源越来越少，有些珍贵石种近乎枯竭（如北京房山的汉白玉资源，其优级品所剩无几，国家已禁止一般性开采使用，以确保国家重点工程和出口用材）。这种不断开采使用不可再生资源的生产方式，有背于当今全球经济可持续发展战略。因此，寻找新的石源成为人们的共同愿望，人造石材也就应运而生，首先从西方发达国家开始，现在已遍布全球。人造石材在石材行业领域将会逐步显示出其强大的生命力，因为这不仅仅是一个简单的开发石源和石种的问题，而是一个民族经济乃至全球经济可持续发展的战略问题。可以说，人造石材的出现又是石材家族对现代社会的一个贡献。
尽管人造石材的诞生和发展已有半个多世纪，而且品种繁多，应用广泛，制造技术和产品质量也不断进步和提高，但就产品功能和应用范围而言，还远远没有发挥其巨大的潜在优势。就笔者多年的市场调查，发现目前市售的人造石材多为型材（板材）或简单的异型材（曲面板），应用范围也多限于建筑和装饰（如墙、地面、柱面贴饰；台板、浴缸、面盆等），而复杂的异形材（艺术石材）则为数有限，虽已出现人造砂石艺术石材，终因其制作粗糙、质量低劣，难以撑起一方天地。因此，天然艺术石材（如浮雕、雕塑等等）目前仍是雄霸天下，独领风骚。这里故然有一个人们传统观念的认识问题，总认为唯独天然石材艺术品才显得正统、高雅，而将人造石材艺术品视为“另类”。但究其根本原因，还是目前尚无高品质的、能同天然石材艺术品齐肩的人造石材艺术品与之抗衡。君不见人造塑料门窗、塑料管材刚面市时，不也是望传统的木质门窗和钢质管材之项背吗，曾几何时，经过近20年的“拼搏”，如今塑料门窗、塑料管材已成为市场的宠儿。这说明一个道理：新老观念的交替，新材料、新技术、新产品之被人接受，是有一个较长过程的。笔者认为，只要有高品质的、为人们普遍接受的人造艺术石材摆出来，争得艺术石材市场的半壁河山，只是一个时间的迟早问题。笔者之所以持如此乐观的态度，有以下几个依据：
1、如上所述，天然石材资源是有限的，终究要有代替品，这是一个法则。
2、有识之士坦言，现代建筑材料应该具有“三性”：结构性、装饰性、艺术性。纵观目前的大小建材市场，其商品给人的印象是结构性、装饰性有余。艺术性不足。尤其是石材市场，非艺术性的板材占主导地位，而艺术材料只是少数。再是缺少浮雕、雕塑等文化气氛。再看各大建筑物，若大一个宾馆大堂，墙面乃至柱面的装饰材料可算是高贵典雅，富丽堂皇，就是缺少浮雕等文化艺术气氛。再看硕大的休闲广场，不也给人以同样的缺憾吗？放眼世界，看看国外（尤其是发达的国家），哪个大型建筑物的内外，哪个休闲娱乐场所，不都是充满着文化艺术的浓浓氛围吗？究其根本原因，不是国人不会创造艺术气氛，也不是没有欣赏艺术的水平，而是艺术作品价格昂贵，特别是天然石材艺术品，如果要想用它大面积、大空间地装点环境，其造价只能让人望洋兴叹，而人造艺术石材正好可以弥补这个缺憾。
3、早在1999年全国建材工作会议上，专家们就指出：21世纪是化学建材的世界，而人造石材是化学建材主要品种之一，因为它属于高分子复合材料，具有较好的力学性能和较强的可塑性，能制作出既结实又精美的艺术建材产品，是典型的“三性”（结构性、装饰性、艺术性）建材。而且能采用模具大批量工业化生产，较之天然石材，生产成本低廉，为大面积、大空间地创造人类生活的文化艺术环境提供了可能。
国内已有人对人造艺术石材的制作做了大量工作，上文提到的砂石雕塑及时一例。十几年前也有人开始制作“仿真汉白玉”，并生产出仿真栏杆推向市场，也做了商业宣传。但因仿制者没有真正从理论到时间把握住天然汉白玉的内在结构和外观特征，所以再仿制过程中也就不可能设计出正确的原料路线和合理的技术路线，而只是照搬了前人的原始配方和技术，再在产品表面刷上白色涂料，冠名以“仿真汉白玉”投放市场，其实际效果是仿真性极差，终不能为市场所接收，而难以为社会做出实质性的贡献。
笔者有志于填补国内人造大理石（汉白玉是大理石系列的一个品种）艺术石材这一空白，运用自己的岩矿化学专业技术知识，经过数年的潜心研究，终于研制成功人造大理石艺术石材，经国家建筑材料测试中心和湖北省建材产品质量监督检验站检测，各项技术指标（抗折强度、抗压强度、冻融后抗折抗压强度、耐候性、放射性、吸水性、耐化学腐蚀性、耐污性、耐热性等）均达到或超过国家和省标准，并获得国家发明专利，对人造大理石艺术石材制造技术取得了实质性突破。产品一经投放市场，立即得到社会广泛认可，《中国夹菜报》、国家《石材》杂志相继予以报导，国家知识产权网予以上网推广。相继承建了武汉东湖风景区、湖南张家界风景区、荆州市、宜昌市、鄂州市等多项人造汉白玉装饰工程，普遍得到业主好评。2003年，又与“上海市炬冠艺术工程设计邮箱公司”联手，将本产品打入上海市场，产品已安装于上海豪华别墅区“上海西郊庄园”，得到社会的普遍好评。
本专利产品属高分子复合材料，以天然大理石的边角余料和高分子化合物为主要原料，辅之以各种相应的辅助材料，再常温常压下用模具聚合成型。本发明的核心在于化学配方和制造方法的创新，而不是各种原料的简单揉和。现将本产品的创新思路以及有关性能分述如下，以飧有识之士。
本发明的特定目的是研制出防真性强、具有使用价值的人造大理石艺术石材。
要赋予产品较好的仿真性，就要首先弄清天然大理石的内在结构和外观特征，并要认真分析内质和外表的相关关系，用以指导实践。从矿物岩石学的观点来看，天然大理石属于海相沉积变质岩石，主要化学成分为碳酸钙（CaCO3）。它是远古时代海洋里的生物和非生物性钙质与碳酸性物质生成的难溶于水的碳酸钙沉积于海底，然后大海变成陆地，经过地壳的“造山运动”，沉积于海底的碳酸钙又埋藏于山脉底层，在高压高温下，原来呈晶质和非金质的碳酸钙重新结晶，这些晶体在山脉的重压下被挤压成岩石，这种岩石就是天然大理石。所以，天然大理石是无数个细小晶体组成，这些晶体岩石学上叫“方解石”，呈规则的菱形，其表面由六个平行四边形的镜面组成。纯净的天然大理石可以用六个字概括其外观特征：“洁白、晶莹、剔透”，如含杂质就有各种颜色（灰、黑、黄、浅蓝等等）。色泽最白、内部晶体最小的大理石，我们国家管它叫“汉白玉”，国外统称大理石（marble）。
了解天然大理石的内部结构和外观特征后，我们再来用光学原理分析其结构和外观的相关关系，从而为研制人造大理石提供仿真依据。大家知道，物体对光线的反映一般有六种形式：一是透射（透明体）；二是反射（镜面体）；三是吸收（黑色体）；四是漫射体（白色体）；五是选择性吸收（有色体）；六是折射（无色透明液体）。天然大理石的特殊内部结构，使它对光线同时具有三种反映，即部分是漫反射，部分是反射，部分是透射，这就产生了“洁白、晶莹、剔透”的外观特征。正是这种亮丽可人的外观特征，使天然大理石成为建筑石材和艺术载体的上品，如我国北京房山一千几百年以前的汉白玉佛教经文时刻和人物浮雕、印度雄伟的大理石建筑太姬陵、西欧中世纪大理石艺术雕塑，都成为人类不朽的文化遗产，也是石文化的典型代表。
笔者就是在分析上述现象和本质的内在规律中打开发明思路，寻觅创新灵感，据此设计出发明过程中正确的原料路线和合理的技术路线来指导实践，从而达到本发明的预期目的。具体来说，两条路线都要服从发明过程的总体思路：“仿真要真，创造一流”。而原料路线的设计思路是：“以真仿真”，技术路线的设计思路是：“再现天然”。
所谓“以真仿真”，就是制造人造石材的原料尽量用天然石料，最大限度地减少化学原料。实践表明，天然原料越多，化学原料越少。人造石材仿真性越强。所谓“再现天然”，就是采用先进、合理的技术手段，将天然石料和化学原料组合成酷似天然石材的人造石材，而不是简单的揉合（简单的揉合根本得不到仿真效果）。笔者遵循上述设计思路，运用科研工作常用的“矩阵法”及各种科技手段，经过近三年数千次实验，终于研制出社会所认定、为市场所接受的人造大理石艺术石材。产品在2002年“第五届中国北京国际科技产业博览会（中国北京高新技术产业国际周）“初次露面，立即受到国内外观从的青睐，多家媒体也进行了指导。自此，国内外相关组织和个人与笔者所在公司及本人联系不断。
二、具有现代建材要求的“三性”（结构性、装饰性、艺术性）品质
1.结构性：这涉及到结构力学问题，而结构力学又以材料力学为基础，所以首先从材料说起。本产品作为一种建筑材料，有较好的力学性能，经国家建筑材料测试中心进行力学检测。其抗折强度达到19.0MPa；抗压强度达到52.6MPa。而死有余辜大理石的国家标准分别为≥7.0MPa和≥20MPa。所以，本产品的力学性能远远超过天然大理石。
本产品之所以具有如 此优越的力学性能，是因为它属于高分子复合材料，其内部分子组合既有天然石料的晶体结构，又有高分子聚合物的网状结构，这种复合结构具有较大的韧性、较小的脆性，因崦有较好的力学性能。而死有余辜大理石内部只具有单的晶体结构，这种名为“方解石”的晶体具有非常发育的“解理”（岩石学上的名词概念），实践证明，“解理”越发育，材料的脆性越大、韧性越小，力学性能就越差。这就是天然大理石较之人造大理石容易断裂破碎的理论依据。
2、装饰性：有道是：“白者亮也，亮者丽也”，亮丽亮丽，就是这个道理，本产品不但色泽洁白，而且晶莹可人，不言而喻，当然是做装饰的好材料。
3、艺术性：本产品由于具有良好的塑性，配制成料浆用模具浇注成型，可以制作出任何形状、任何大小、任何吨位的建筑装饰工艺品。较之天然汉白玉，更有以下几个优势：（1）天然汉白玉的荒料石材价格随体积的增大几乎是呈几何积数上升，所以大件制品价格较高，本产品的价格随体积增大呈算术积数增高，所以产品越大，价格优势越大。（2）天然汉白玉不可避免地含有杂质，所以有杂色（俗称“水线”），本产品在制作配方时就保证了色泽一致而无杂色。（3）天然汉白玉由于脆性较大，对于大镂空或结构纤细的作品难以制作，即使做成也容易破损，尤其是大件作品更是如此。本产品由于韧性大、脆性小，正好克服了天然汉白玉的上述弊端，而且作品越大，越显出这方面的优势。
三、具有较强的耐候性（即耐“风化”性）
所谓耐候性，就是抵抗大自然对石材的侵蚀和破坏（地质学上叫“风化作用”的能力
大自然对石材的“风化作用”一般有以下几种类型：（1）物理性的：气温的冷热变化，使石材热胀冷缩而炸裂；水渗入石缝结冰将石材涨裂；风砂长期吹打，致使石材遭到“风蚀”（地质学名词概念）而损伤。（2）化学性的：最典型的是酸雨和在大气中二氧化碳（CO2）侵蚀。天然大理石的主要化学成份是碳酸钙（CaCO3），酸雨的酸性物质以硫酸为常见（H2SO4），它的化学反应为：CaCO3+H2SO4—CaSO4+CO2+H2O。二氧化碳的侵蚀化学反应为：CaCO3++CO2+H2O —2CaHCO3。上述两个反应的生成物CaSO4和CaHCO3分别叫硫酸钙和碳酸氢钙，前者能够慢慢溶解于水，后者极易溶解于水，因而造成天然大理石的损蚀，（3）物理化学性的：典型的是阳光中紫外线的作用，它对天然石材影响不大，就不多说了。（4）生物性的：典型的是植物根系将石材涨裂；动植物的酸性排泄物对石材的腐蚀。
要重点讨论的是本产品的耐候性能。本产品是高分子复合材料，内部牢固键价的网状结构和材质的高致密性赋予了产品较强的耐冷热性、耐冰冻性、耐酸碱性、耐“风蚀”性。但是抗紫外线的确不及天然石材，所以本发明在产品的抗紫外线性能上做了大量工作，终于取得成功。阳光中的紫外线对高分子化合物有较大的破坏作用，它能使产品变黄、脆化，直至粉化（塑料学上叫“老光化”）。其作用机理是“紫外线波长为290～400nm，这个波段具有较强的杀伤能量：299.1～412.5KJ/mol，这个能量足以破坏（切断）高分子聚合物中网状结构的键价，而使产品颜色变黄，或者脆化、粉化。为了对付这个无形”杀手“本发明采取了以下三个技术措施（即三道“防线”）：第一道防线，选用抗紫外线能力较强的进口高档化学原料；第二道防线，在产品制作过程中添加紫外线的克星（紫外线吸收剂），它的作用机理是：该吸收剂在紫外线破坏产品内部结构的键价之前，就将紫外线吸收掉，将其能量转化成机械能、热能而释放出去，从而避免了该能量对产品的破坏。紫外线吸收剂释放吸收的能量之后，本身再恢复成原来的结构状况，继续发挥其抗紫外线的“卫士”的作用；第三道防线，就是在产品表面涂上一层由中国科学院为本产品特制的人造石材养护剂，既能增强产品的抗紫外线能力，又能增强产品的耐水性、耐污性，可谓一举数得，以上三项措施，较好地消除了紫外线的“杀伤力”，产品经国家建筑材料测试中心检测，抗紫外线性能达到国家优级标准。无独有偶，实际工程的抗紫外线效果也与国家检测结果相符--2001年夏天笔者所在公司（湖北省荆州市裕成化工有限公司）承建的荆州市政府大院主干道200m多的人造汉白玉仿古装饰杆工程，经三个寒暑的考验，不但色泽没有变化，洁白如初，而且无任何裂纹。其它工程也是同样情况。
四、没有放射性
一段时期，人们对石材制品有一种心理障碍，一提到石材就认为有放射性，“谈放（射性）色变”，敬而远之。孰不知放射性核素这东西存在于地球的每个角落，包括人类的生活环境，只是量的大小问题。通常情况下并不构成对人体的危害，但是当超过一定量的范围后，对人体健康就有影响了。所以各国政府卫生部门对人们生活环境的放射性核素允许量作了明确规定。
天然石材，特别是某些花岗岩（岩石学上属火成变质岩）确实有一定强度的放射性，但绝大多数天然石材（也包括花岗岩）的放射性十分微弱，不足以构成对人体健康的威胁。为了防止放射性对人体健康的影响，国家建材主管部门对石材放射性核素制定了允许量标准。
本产品经国家建筑工地材料放射性监督检验测试中心进行检测，放射性检测不出来，优于国家最高标准--A类标准。检测报告（编号：200241342）的检验结论是：“本样品检验结果符合GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》标准的A类装修材料要求，其产销与使用范围不受限制。”
五、具有较好的耐污性
本产品由于结构致密，微气孔较少，又在表面涂上特制养护剂，所以有较好的耐污性。用最“严酷”的方法进行耐污试验，即涂上黝黑的碳素墨汁，用清水一冲洗，即干干净争，不留任何污迹。耐天然汉白玉用同样的方法做试验，由留下明显的污迹。
六、能创造良好的经济效益、社会效益、环境效益
所有产品的落脚点，就是要能创造良好的经济效益，社会效益和环境效益。本产品在这三个效益上均能给人以满意的答复。上文论述，足以说明本产品能够取得较好的社会效益和环境效益，不再重述了。在这里，只着重谈谈其经济效益。
由于本产品所采用的原料除了少量化学原料价格较高以外，大量原料都是价格低廉的矿山废弃的天然石材边角余料，产品制作是模具成型，可以大批量工业化生产，所以，原料成本和生产成本都比天然大理石制品要低，从经济学观点来看，是一个“性价比”较高的好产品，能给生产厂家、经销商、用户带来较好的经济效益。从而构建商业活动中的“双赢”或“多赢”格局。
行家认为，本产品在目前来说，是天然大理石艺术石材较理想的替代品。
当然，任何事物都不可能十全十美，本产品也不例外，比如产品外观剔透感的进一步增强；生产配方的不断改进；生产工艺和生产效率的不断提高等，都是今后努力的方向。
另外，本产品大部分原料也是天然石料，乍看起来，也存在一个资源枯竭问题。但是，这种原料是多少年来矿山、石场积存的废石和边角余料，在某种意义上可说是“取之不尽，用之不竭”的。再说，在科学技术突飞猛进的现代时期，各种新材料、新技术层出不穷，将会有更好的人造石材的原料面市，所以，可以不担心本产品的持续发展问题。
最后，谨向中国科学院、中国地质大学、武汉科技大学、上海化工设计院对本发明的支持和指导；国家知识产权局、《中国建材报》社、中国石材协会及《石材》杂志社、北京市建筑装饰协会，上海石材流通行业协会及《上海石材》杂志社对本专利产品的关怀、宣传和推荐致以诚挚的谢意！
