电气石简介

◎电气石简介

电气石是以含硼为主的环状硅酸盐矿物，其工艺名称为碧玺, 英文名：Tourmaline，意为“红玉骨绥（sui）”、“混合宝石”。在我国的一些历史文献中也有将“托玛琳”称之为砒硒、碧霞希、碎邪金等，但多称为“碧玺”。电气石最早发现于斯里兰卡，当时被视为与钻石、红宝石一样珍贵的宝石。人们注意到这种宝石在受热时会带上电荷，这种现象称为热释电效应，故得名电气石。

电气石的化学式：Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4 或写成通式：

NaR3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4。

【化学组成】电气石是一种硼硅酸盐矿物，即除硅氧骨干外，还有［BO3］络阴离子团。其中Na+可局部被K+和Ca2+代替，(OH)-可被F-代替，但没有Al3+代替Si4+现象。R位置类质同像广泛，主要有4个端员成分，即：

镁电气石 (Dravite)R=Mg；

黑电气石(Schorl):R=Fe；

锂电气石(Elbaite):R=Li+Al；

钠锰电气石(Tsilaisit)R=Mn。

根据富含元素含量，可将电气石分为铁电气石、镁电气石、锂电气石等，并且某些类型的电气石之间还存在固熔现象。一直以来，电气石被作为宝石矿物加以利用，少量用于仪器设备中的光学元件，大量非宝石级电气石几乎未得到利用。1989年，日本学者Kubo发现并提出电气石具有永久性自发极化效应，从而为电气石为工业矿物，尤其是在环境与健康领域应用开辟出崭新的途径。

有关电气石的记载，始于古锡兰，之后陆续发现它具有电性、压电性，并被用于红外光谱探测和热像等仪器上。1989年，日本学者Kubo首次发现了电气石存在自发电极、电气石微粒周围存在静电场现象，就此对电气石微粉的电场效应展开了一系列应用研究，由此兴起了电气石在环境、人体保健领域的研究新热潮。此后，日本，美国等国学者纷纷开始了对这一方面的应用性研究，陆续申请了多项地利。我们具有丰富的电气石资源，除作为宝石及科技设备部件外，还有相当大量的没有得到开发与利用，尤其是黑电气石。电气石具有高的机械化学稳定性，可重复利用，对环境无污染，是很好的绿色环保材料

电气石具有永久的自发电极，电气石微粒的周围存在以C轴轴面为两极的静电场。在静电场作用下，水分子发生电解，形成活性分子H3O+，吸引水中的杂质、污垢，净化水质；OH-和水分子结合形成负离子，改善人们的生活环境；电场对带电粒子有吸附作用，可以吸附粉尘，净化空气。电气石还具有高的机械化学稳定性，与沸石、蒙脱石等的吸附作用相比，电气石不具有饱和极限，可持续使用，，重复利用率高，在环境领域具有很好的发展前景。

电气石具有永久性自发极化效应，其极化值不受外界电场影响。已经证实电气石颗粒周围存在静电场，而且电气石颗粒能够释放负离子和发射远红外线。利用电气石的这些性质，可将电气石应用于环境与健康领域，如水处理、环保涂料及健康衣料等。因此，电气石是一种很有前景的天然绿色环保材料。

经红外发射率测定，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。电气石的这种功能与其电学性质有关，电气石同时具有显著的压电性与热性，即使在常温下，一旦环境压力或温度发生微弱变化，其内部分子即振动增强，偶极矩发生变化，即热运动使极性分子激发到更高的能级，当它向下跃迁时，就把多余的能量以光子的形式被带走。因此，电气石向外界发射红外线的动力来自于外界环境温度与压力的变化，该过程的本质是电气石与环境之间发生的能量交换过程。将电气石用于纺织品，其发射远红外线与释放负离子两种功能协同作用比单一功能更激发人体细胞的活性，促进人体血液循环及新陈代谢，是理想的保健功能材料，可制成保健内衣、健康寝具等产品。电气石应用于纺织品的关键技术在于电气石超细粉的制备与表面改性。研究表明，电气石的自发极化效应引起的电气石颗粒沿着C轴两端的静电压，随着粒径减少而增大。通过超细技术将电气石加工到微米直至亚微米级，可极大提高电气石颗粒的表面活性，从而获得较强的释放负离子与发射远红外线的保健功能。另一方面，为了纺丝工艺的质量不受影响，作为杂质掺入的电气石颗粒粒径必需足够细且需经过表面改性。

含电气石的纺织品还可制成窗帘、沙发套等软装潢材料，其释放的负离子可发挥环保功能。根据大地测量学和地理物理学国际联盟大气联合委员会采用的理论，空气负离子的分子式是O2-（H2O）n，，或OH-(H2O)n,或CO4-（H2O）n。这里所说具有环保功能的空气负离子主要指前两种小分子负离子。空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧（氧自由基）、减少过多活性氧对人体的危害；中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降，使空气得到净化。电气石是永久性释放负离子的天然矿物材料，与人工获得负离子的方法相比，电气石释放负离子不耗能，不产生臭氧和活性氧，制成软装潢纺织品，可改善室内小环境的空气质量，是理想的绿色环保材料。电气石永久释放负离子的机理目前有几种解释，其中之一是归因于电气石对水的电解作用：4H2O电解OH-+H+，氢离子由电气石电极之间的微弱电流中得到电子；2H++2e→H2↑，氢氧根离子与水分子结合形成空气负离子；OH-+nH2O→OH-(H2O)n根据这种理论，电气石释放负离子的浓度与其自发极化效应强弱有关，必要条件是空气中的水分。