电气石的性能研究及其应用展望

电气石的性能研究及其应用展望

厉琨许江

(河南理工大学化学化工学院河南焦作454000)

摘要:电气石族矿物化学成分高度多样化，因其本身具有热电性，压电性及自发极化性，不仅可以作为珍贵的宝石，而且在科学技术、环保等领域有着广泛的用途和应用前景。文中主要对电气石的理化性质、及应用现状进行了综述，并指出了存在问题和发展趋势。

关键词:电气石;净水;电磁屏蔽;

0引言：

早在公元1500年中期，葡萄牙一支探险队在巴西发现了这种宝石——电气石，并取名为：托玛琳，意为“多彩宝石”。荷兰人在航海的途中发现它不仅能够吸引轻小物质，还可以把周围一些轻小的灰尘或草屑吸引过来，所以，电气石又被人们称之为“吸灰石”［1］。1768年，科学家林内斯又发现这种矿石具有压电型和热电性的性质，后来人们才把它叫做现在的名称“电气石”[2]。研究表明，电气石是地球上现存的唯一带永久性电极的矿物质［3］。

1研究背景

电气石作为新兴发现的工业矿物，其应用是十分广泛的。它应用的领域有化工、建材、环保、轻工、医药、电子、化妆品等领域。由于电气石具有独一无二的矿物性质，使得它加工产品具有较高附加值，所以电气石的研究一直以来都是热点。并且这些年来根据工业、农业、医药类等需求不断扩大了对电气石的开发应用，同时对电气石的产品的工艺研究也更为深入，所以电气石目前的应用前景很广泛。

电气石和水接触后会立即发生反应，会被瞬间负离子化，同时也降低了碱性。其机理是：电气石负电极的电子一接触到水便瞬间放电，将水电解成H+和OH-，H+与电气石发出的负离子结合而被中和，变成H原子释放出来。OH-则和H2O分子相结合，产生了碱性负离子或羟基负离子，这两种离子具有活性作用。一滴水中含有1.67×1021水分子，一杯水是由数亿个水分子组成的分子团。自来水含有杂质，并且自来水中的水都是大分子团，由于分子团大，所以水很难被吸收。水中的电气石利用电压将大的水分子团体分解成小的、已于吸收，并且对身体有利的水，此过程即是使水的活化，皮肤及细胞对这样的小分子水吸收性增强，使皮肤更滋润，身体更健康。

电气石具有发射远红外线的特性，波长是4-18μm。我们人体会吸收热量，但也释放热量的，电气石将人体所释放的热量吸收后，可以将此热量转换成对人体有益的远红外线和负离子。电气石也有促进血液循环系统，提高人体细胞的活力，增强代谢功能的作用，是因为远红外线可以温暖细胞，亦是温热效应。可以充分利用电气石独特性质，可以造福人类。已经投入使用的电气石产品，也逐渐被广大用户认可，不仅仅在美容、改善睡眠、改变心情方面有较好的效果，甚至在对疾病的治疗方面也有了显著的疗效[7]。

因为组成六联环的硅氧四面体的角顶定向，使得电气石晶体存在自发的极性效应，在宏观的层面上表现出永久性、不受外界影响的静电场。同时，由于温度或者压力的改变，会改变电气石晶体内部的作用力使得晶体单向极轴发生极化，因此所产生的极化电荷远大于自发的极化效应，因此电气石还具有压电和热释电效应[8]。

2目前状况

2.1在净水中的应用

电气石的自发极化效应使得在其表面一定范围内产生静电场。在水中水分子多是以水分子团的形式存在，大分子团的水口感较小分子团的水口感较差且不宜吸收，而且在肠胃和肾脏中会产生腹胀和浮肿的现象。而水分子团越小水的活性就会越好，且具有洁净、含氧量高、去重金属、去异色异味的特性。小分子团的水能够加速和促进消化以及新陈代谢，增强人体对身体摄入物质的吸收。电气石在水中其电场效应能够使水分子之间的氢键断裂，使大分子团分散成更多的小分子团。

2.2在填料方面的应用

经表面改性的电气石粉体可以作为填料用于复合材料中。超细的电气石粉经过钛酸盐偶联剂的改性后，由原来的亲水性变为疏水性，易溶于其他的非极性溶剂中。在聚乙烯中具有很好的分散性，且能提高发射远红外的功能，而且还使聚乙烯纤维的功能得到提高。

2.3在纺织物中的应用

电气石作为添加剂应用于纤维生产或织物的加工过程，应用于服装，床上用品等经常与人体接触的产品中，与人体皮肤表层的汗液等反应可释放负离子。含有电气石成分的托玛琳纤维织物早已进入寻常人家的日用品行列。因具有高效的远红外发射能力和抗菌消臭效果。能提高人体机能的自愈及恢复能力，活化副交感神经，使人精神安宁、血压稳定、同时托玛琳套服改善人体微循环、增强免疫功能、提高细胞和组织的再生能力。

2.4电磁屏蔽方面的应用

现代生活离不了电和磁，但是，电和磁在给人类提供种种便利的同时也在悄无声息的危害着人类的身体，其中电磁辐射的危害最是让人头疼，给人类带来了不同程度的影响。电气石可以与空气或者人体表面的水分反应，产生阴离子，中和掉辐射发出的阳离子，以减轻或者消除电磁辐射对于人体的影响。

2.5电子工业

结晶完好、无弯曲、无裂纹的电气石材料被用于制作无线电工业用的波长调整器以及偏光仪中的偏光片、测定空气和水中的冲压用的压电计等高科技配件。

2.6声电材料

无色或粉红色的宝石级晶体可用于声纳元件。

2.7人体保健

电气石的电学性质使电气石在常温下能发射波长4-14um，发射率在0.92以上的远红外线。电气石具有很好的压电性与热电性，即使在常温下，环境压力或温度发生了微弱变化，其内部分子的振动就会增强，偶极矩发生变化，极性分子激发到更高的能级，发生电子跃迁，把多余的能量以电磁波的方式释放掉，多余的能量会被以光子的形式释放掉。因此，该过程的本质是电气石与环境之间发生的能量交换过程，只要添加激发装置使电气石的周围存在压力或者温度的变化电气石就会源源不断的向外发射红外线[12]。此外电气石释放负离子和发射远红外线两种功能协同作用，比单一功能更能激发人体细胞的活性，促进人体血液循环及新陈代谢。被广泛应用于汗蒸、卧具、保健内衣等方面。

3总结展望

目前,人们对电气石研究和应用还处于初级阶段，电气石各种性质的内部机理和外部影响因素有待进一步的深入探究。在全球经济的持续发展和资源的利用率越来越高的大背景下,人们对环境、资源等的求索越来越广，而节约资源、环境保护已越来越被人们所重视。电气石在环境保护等各方面有很广阔的应用前景。但电气石为不可再生资源,数量有限,提高其开发和充分利用非常重要,改性后的电石粉其用途有很大的拓展，对电气石的表面改性还有待进一步研究。如电气石为非金属材料，其用作电磁屏蔽时有一定的局限性,对电气石进行表面改性提高其屏蔽作用，仍需进一步研究解决。电气粉纳米化，用于复合材料中等，在卫生、保健、纺织品等领域有着更广阔的应用前景，人们已开发出许多电气石相关的产品用于电磁屏蔽、水处理、医疗、环境净化等诸多领域。

参考文献：

[1]刘贞．新疆阿尔泰云母二矿电气石超细粉体的表面改性研究［D］．北京:中国地质大学硕士学位论文，2008．

[2]杜亚利．电气石/TiO2复合材料在水介质中的分散及应用研究［D］.北京:中国地质大学硕士学位论文，2007.