电气石蜂窝陶瓷的功能研究.doc

电气石蜂窝陶瓷的功能研究
（江西理工大学江西.赣州341000）

摘要：电气石具有热电性、压电性、自发极化、红外辐射等独特而重要的性质，可以广泛应用于电子、化工、环保以及人体保健等领域，电气石已经成为国内外功能矿物材料研究的热点之一。开发制备满足性能要求的电气石蜂窝陶瓷，研究电气石蜂窝陶瓷对饮用水pH值影响的功能属性,从而改善人体健康水平。
关键词：电气石；蜂窝陶瓷；饮用水pH值；健康

Researchthefunctionofthetourmalinehoneycombceramic
WangJun,WangPing
Jiangxiuniversityofscienceandtechnology,Ganzhou341000,Jiangxi,China

Abstract：Tourmalinehastheuniqueandimportantnatureofthermoelectric,piezoelectric,spontaneouspolarization,infraredradiationandsoon.Itcanbewidelyusedinelectronics,chemicalindustryandenvironmentalprotectionaswellasinareassuchashumanhealth,bothathomeandabroad,thetourmalinehasbeenresearchedasoneofthemostfashionrecently.Developandpreparethetourmalineofceramichoneycombtomeettheperformancerequirement,researchthesefunctionalpropertiesthatthetourmalineofceramichoneycombinfluencesonthedrinkingwaterofpHvalue,andthenpromotepeople’shealth.
Keywords:Tourmaline；Ceramichoneycomb；thedrinkingwaterofpHvalue；health

前言
电气石是电气石族矿物的总称，由于它具有良好的热释电性和压电性能，使电气石永久发射远红外和释放负离子，从而改变水体的氧化—还原电位，使水发生解离，提高水的碱性，增强饮用水活性或使空气中负离子增加。因此可广泛用于水的碱性化，饮用水活性化、污水处理、净化空气等各个领域，丰富了功能材料的种类，有利于电气石应用领域的扩展，促进电气石蜂窝陶瓷的制备及应用的研究，丰富了电气石和蜂窝陶瓷的作用。

1电气石的功能属性
1880年法国的皮埃罗、里查兄弟证实了电气石具有热电性和压电性[1]。
1.1电气石的晶体结构
电气石是一种特殊的极性矿物，沿c方向具有压电和热释电特性，同时具有电偶极子特征，电气石的晶体结构[2]如下：

图1-1电气石的立体结构
1.2电气石的性质
电气石化学成分较复杂，是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物，具有玻璃光泽，硬度为7～7.5，密度3.02-3.25/cm3，无解理，具有脆性。根据不同的类质同象，可分为铁电气石、镁电气石、锂电气石和锰电气石[3]。
1.2.1电气石的颜色变化机理
电气石中存在广泛的类质同像现象，不同金属离子间的置换导致其颜色多样，其化学组成轻微的变化就能导致完全不同的颜色[4]。K.Krambrock等[5]用γ—射线辐射电气石产生黄色中心，并用EPR，ENDOR和DEPR对这个黄色中心分析，发现辐射诱导产生的黄色中心与电气石组成结构中O-孔势阱的产生紧密相连，他们认为O-位于O1位置(OH位置的基本组成单元，为3个八面体所共有)。Castaneda等[6]通过对电气石样品进行热处理来研究其颜色变化，并探讨了电气石颜色变化机制，发现电气石呈现红色，晶体结构中Mn2+出现，加热处理后其颜色不发生变化，究其原因主要是锰离子的价态没有发生变化，且铁离子也没有发生氧化。
1.2.2自发极化性
电气石的自发极化效应表现为电气石周围静电场的存在。1989年，日本环境专家TetsujiroKubo[7]发现电气石能净化水，继而研究发现在Cu表面有水的情况下电气石能吸附Cu离子。金宗哲等[8]利用电子束轰击电气石样品表面，并用环境扫描电镜(SEM)观察发现：电子束轰击电气石样品表面能够产生辉点，这些辉点反映出自发极化性的存在。
由于自发极化效应，在电气石的周围存在着以c轴轴面为两极的静电场，E0=Ps/2ε0。据Voigt[9]给出的Ps值，得到E0＝6.2×106V/m。静电场随着远离中心迅速减弱，Er=(2/3)E0(a/r)3，a为电气石微粒半径