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时间:2018-08-06
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1、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ResearchthefunctionofthetourmalinehoneycombceramicWangJun,WangPingJiangxiuniver
2、sityofscienceandtechnology,Ganzhou341000,Jiangxi,ChinaAbstract:Tourmalinehastheuniqueandimportantnatureofthermoelectric,piezoelectric,spontaneouspolarization,infraredradiationandsoon.Itcanbewidelyusedinelectronics,chemicalindustryandenvironmentalprotectionaswellasinarea
3、ssuchashumanhealth,bothathomeandabroad,thetourmalinehasbeenresearchedasoneofthemostfashionrecently.Developandpreparethetourmalineofceramichoneycombtomeettheperformancerequirement,researchthesefunctionalpropertiesthatthetourmalineofceramichoneycombinfluencesonthedrinking
4、waterofpHvalue,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
5、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
6、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
7、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,
8、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,r为距离中心的长度。由此可知,在电气石表面厚度十几微米
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