電氣石的性能及應用技術研究現狀

[摘要]本文介紹一種能夠永久產生自發極化的天然礦物----電氣石，概述電氣石族礦物的晶體結構、化學組成和礦物分類，詳細闡述了電氣石形成靜電場、產生負離子、活化水等性能，綜述了我國電氣石在與環境保護、醫療保健等功能應用方面的應用技術的研究現狀，分析了我國電氣石產業存在的問題并提出發展建議。

[關鍵詞]電氣石；性能；應用

一、引言

1500年中期，葡萄牙探險隊最早在巴西發現了這種寶石——電氣石，取名為：托瑪琳，意為“多彩寶石”。從那時開始。托瑪琳作為一種名貴的裝飾品，一直在歐洲貴族中流行并躋身于世界十二大寶石的行列。1730年，荷蘭人發現這種寶石能吸灰，又取名“吸灰石”。1880年，居家族揭開了這種寶石的秘密，即具有永久的自發電性，表面流動0.06mA的微電流，因此命名為“電氣石”。研究表明，電氣石是地球上現存的唯一帶永久性電極的礦物質[1]。

最新發現的工業礦物-----電氣石的應用非常廣泛，其主要應用領域例如：化工、建材、環保、輕工、醫藥、電子等領域。因為電氣石具有獨一無二的礦物性質，使得其加工產品具有較高附加值，所以電氣石已經被世界各國的特別關注。近年來，根據工業、農業、醫藥類的需求不斷擴大了對電氣石的開發應用、同時對電氣石的產品的工藝研究更為深入，現階段電氣石的工藝制造方面已經有了質的飛躍，需求決定市場，呈現良好的應用前景。

二、電氣石的類型、及理化性質

電氣石是電氣石族的礦物的總稱。礦物學家研究發現，電氣石顆粒受熱后，兩端帶正負不同的靜電，以致吸引灰塵等細小物體，由于這種礦物所具有的熱電性而稱其為電氣石。電氣石硬度7～7.5，比重2.9～3.2g/cm3，具有顯著的熱電性、壓電性和自發電極性。

根據成分不同可將電氣石分類，包括鐵鎂鋰電氣石、鈉錳電氣石、鈣鎂電氣石和布格電氣石。其中鐵鎂鋰電氣石的化學組成中Mg2+-Fe2+間呈完全類質同相系列，鎂鋰間的代替是有限的。其中鐵鎂鋰電氣石可分為三個亞種：鎂電氣石、鐵電氣石和鋰電氣石[2]。

三、電氣石的性能[3]

（一）形成電氣石獨特的靜電場，伴隨微弱電流

永久帶電保持著正極和負極的性質是由于電氣石本身晶體結構所決定的，它可以在自己周邊形成電場的特性，和它具有一樣性質的物質有鈾礦石、磁鐵礦石。專家研究測試，之所以電氣石能持久的源源不斷地發出0.16μA的電流，正是由于大氣中的負離子被電氣石的正極吸收，電氣石將負離子儲存在其體內，同時使從負極放出多余負離子。從而永久放電的特性就形成了。經過高溫高壓后的電氣石的放電特性增強，同時電場強度增大，電場強度與溫度高低成正比。

（二）產生負離子，把水瞬間負離子化

當水遇到電氣石后，會被瞬間負離子化，又被降低了堿性。瞬間被負離子化的機理是因為電氣石負電極的電子一接觸到水便瞬間放電，將水電解成H+和OH-，H+與電氣石發出的負離子結合而被中和，變成H原子釋放出來。OH-則和H2O分子相結合，產生了堿性負離子或羥基負離子，這兩種離子具有活性作用。

（三）電氣石對活化水的影響

一滴水中含有1.67×1021個水分子，一杯水是由數億個水分子組成的分子團。水是制來的，所以自來水必定含有雜質，并且自來水中的水都是大分子團，由于分子團大，所以水很難被吸收。水中的電氣石利用電壓將大的水分子團體分解成小的、已于吸收，并且對身體有利的水，此過程即是使水的活化，皮膚及細胞對這樣的小分子水吸收性增強，使皮膚更滋潤，身體更健康。

（四）發射遠紅外線

電氣石具有發射遠紅外線的特性，波長是4—18μm。我們人體會吸收熱量，但也釋放熱量的，電氣石將人體所釋放的熱量吸收后，可以將此熱量轉換成對人體有益的遠紅外線和負離子。之所以電氣石有促進血液循環系統，提高人體細胞的活力，增強代謝功能，是因為遠紅外線可以溫暖細胞，亦是溫熱效應。充分利用電氣石獨特性質，可以造福人類，已經投入使用的電氣石產品，也逐漸被廣大用戶認可，不僅僅在美容、改善睡眠、改變心情方面有較好的效果，甚至在對疾病的治療方面也有了顯著的療效

四、電氣石的應用

電氣石不僅能作寶石，它還有很多用途，由于高純度的電氣石畢竟是少數，所以能作為寶石原料的電氣石很少；此外電氣石不僅有觀賞性，還具有獨特用途的理化性能，例如：靜電場、發射遠紅外線、表面活性效果、活化水、產生負離子等特點，電氣石還可應用于涂層、研磨、環保、醫療、電磁屏蔽、聲光等工業，大致有以下用途。

（一）電氣石在水處理的應用

電氣石在國外廣泛應用于水處理當中，利用其特有的性能，可以用其產生的負離子改善水質，使人們引用放心的保健水，國外將電氣石制作成陶瓷球，放于水中，方便凈水，國外利用此性能，將產品廣泛用于大型的污水處理項目當中。但是我國現階段在污水處理方面未啟用電氣石，目前相關機構已經研究證明電氣石的凈水效能工作，東北大學礦物材料研究開發中心正在積極的進行將電氣石應用于污水處理中的研究工作[4]。電氣石的永久性自發電極可以將水體的氧化還原電位進行調節，這就是電氣石的特有的性能，若研磨電氣石成超細粉，會有助于吸附更穩定。

（二）電氣石在醫療保健的應用

在現階段已知的有永久磁性的自發礦物鈾、磁鐵礦、電氣石等礦物質中，電氣石的極化矢量是自身內部的改變，不受任何影響，所以它的極化效應最強，并且持續性強。其自身發出的遠紅外電磁波輻射，波長為4～14μm，此電磁波輻射能提高生物組織的溫度，提高細胞滲透性、膠體狀態、生物電、酶系統、酸堿度發生變化；進而使生物活性物質例如組織胺等快速生成；提高血流速度，血管擴張增強，加快新陳代謝，有效改善循環系統；有效減少不飽和脂肪酸被氧化的數量，抑制細菌生成，增加人體的免疫能力[6]。

（三）電氣石在電磁屏蔽的應用

電氣石因為獨特的自發極化能，還具有電磁性，這種環境凈化產品，在電磁屏蔽領域中得以廣泛的運用。中國地質大學盧琪對電氣石進行了研究，他采用粒徑在4—10μm的電氣石粉體，選擇丙烯酸樹脂作為成膜材料、硅酸已脂作為添加劑、癸醇作為溶劑、Orotan 731A作為分散劑，制成的復合涂料有電磁屏蔽性能。實驗表明：當電氣石含量達60%時，在30MHz～1GHz范圍內，電磁屏蔽效能可達16dB以上[7]。

（四）電氣石在研磨材料的應用

電氣石硬度值為7.12，在所有的礦物當中算是硬度較大的，應用此性質，研磨材料可改用電氣石，也可以利用一些非電子工業用的細粒電氣石，使寶貴的電氣石資源得到充分利用。將天然的電氣石研磨粒子用粘合劑粘聯起來，利用電氣石硬度高和有電壓的特性，做成離子磨拋石，此磨拋石加工效率高、能使得加工表面達到期望值，并且改善工作環境、既安全又無污染。在工程作業時，已經涂敷的金屬表面不能形成灰塵，相反的可以使作業者不再疲勞，因為電氣石的特殊性能產生了空氣離子聚合體，有利于人體呼吸系統。利用其較大的硬度這一特性，將電氣石應用再建造公路的路面方面，可以將電氣石研磨成規定細度，在路面材料鋪放的最后一道工序加入電氣石細粉，不僅能減少滯留的雨水，又可以提高公路環境質量，實現了在高寒冷，且多雪地域的公路也可以暢通無阻的想法[5]。

五、電氣石加工及產品現狀及前景展望

電氣石作為一種新型的礦物多功能性材料，已經受到越來越多人所關注，隨之而來的各種電氣石的開發商也逐漸增加，無論是原礦還是各種制品，種類數量都同比增長許多，但實際上，幾乎沒有大規模規范的廠商，因為還沒有出現被大眾能接受的電氣石行業的明星品質，有因為電氣石的加工生產技術含量低，使得生產的電氣石產品有一些不足之處：首先，國家沒有相關性能與含量指標限定電氣石的最低純度：其次，雖然電氣石是天然礦物，但是任何礦物都會含有雜質，而這些雜質也許含有毒有害的元素，但在制成電氣石產品的過程中卻缺乏對此項的監督管理方式；最后，在電氣石純度不能保證的情況下，商家以高放射性的特性作為吸引人眼球的賣點，有可能對消費者的健康造成影響。良心商家在電氣石產品加工的技術含量上下功夫，上述三個情況就可以杜絕的。

當前，在我國電氣石行業中尚未出現規模性的產業，電氣石行業中很多應用研發都不集中，大多數企業是自顧自地自以為是的研究認為可行性產品，應用研發人員并未團結一心形成巨大的開發團隊。其他影響因素也很多，例如機制不能扶持，經濟衰退、資金鏈斷裂、條件惡劣，很多企業不愿意投資大量資金用于電氣石產品的研發，僅用微薄的、有限的經濟技術支持研發新的電氣石產品，這些使得電氣石的研發范圍，層次上都存在很大的弊端。若要想使電氣石產業成為經濟增長點的霸主，需要做到以下兩點；第一，產學研聯合是必經之路，這樣才能做出離起點、科研型、創造性的新型項目、它是企業不斷的推出新的高技術含量的電氣石產品的保障；第二、認清形勢，拓寬領域，實行跨行業合作，只有從市場需求出發，電氣石產業發展的推動力就是聯合開發應用；做到以上兩點，就有可能將電氣石產品成為相當規模的經濟支柱產業。

參考文獻

[1]電氣石的由來及特點.西部資源，2013（4）

[2]蔣侃.電氣石吸附特征及強化生物處理效能研究[D].哈爾濱工業大學，2007

[3]王麗晶.電氣石的加工與應用研究現狀[J].中國粉體技術，2007，8（13）：192-195

[4]孫健.氣石在環境工程領域中的應用現狀[J].黑龍江環境通報，2009，33（4）：7-9

[5]孫南翔，徐志強.電氣石的研究現狀和發展趨勢[J].中國粉體技術，2013，10（19）：9-12.

[6]莫尊理，孫豫，郭瑞斌，馮超.電氣石的性能及應用研究進展[J].硅酸鹽通報，2001，8，30（4）：822-825

[7]張志湘，余麗秀，劉新海.電氣石深加工與應用技術研究現狀[J].中國建材科技，2007（5）：41-45