◎電氣石簡(jiǎn)介
電氣石是以含硼為主的環(huán)狀硅酸鹽礦物，其工藝名稱為碧璽, 英文名：Tourmaline，意為“紅玉骨綏（sui）”、“混合寶石”。在我國(guó)的一些歷史文獻(xiàn)中也有將“托瑪琳”稱之為砒硒、碧霞希、碎邪金等，但多稱為“碧璽”。電氣石最早發(fā)現(xiàn)于斯里蘭卡，當(dāng)時(shí)被視為與鉆石、紅寶石一樣珍貴的寶石。人們注意到這種寶石在受熱時(shí)會(huì)帶上電荷，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)，故得名電氣石。
電氣石的化學(xué)式：Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4或?qū)懗赏ㄊ剑?
NaR3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4。
【化學(xué)組成】 電氣石是一種硼硅酸鹽礦物，即除硅氧骨干外，還有［BO3］絡(luò)陰離子團(tuán)。其中Na+可局部被K+和Ca2+代替，(OH)-可被F-代替，但沒(méi)有Al3+代替Si4+現(xiàn)象。R位置類質(zhì)同像廣泛，主要有4個(gè)端員成分，即：
鎂電氣石 (Dravite)R=Mg；
黑電氣石(Schorl):R=Fe；
鋰電氣石(Elbaite):R=Li+Al；
鈉錳電氣石(Tsilaisit)R=Mn。
根據(jù)富含元素含量，可將電氣石分為鐵電氣石、鎂電氣石、鋰電氣石等，并且某些類型的電氣石之間還存在固熔現(xiàn)象。一直以來(lái)，電氣石被作為寶石礦物加以利用，少量用于儀器設(shè)備中的光學(xué)元件，大量非寶石級(jí)電氣石幾乎未得到利用。1989年，日本學(xué)者Kubo發(fā)現(xiàn)并提出電氣石具有永久性自發(fā)極化效應(yīng)，從而為電氣石為工業(yè)礦物，尤其是在環(huán)境與健康領(lǐng)域應(yīng)用開(kāi)辟出嶄新的途徑。
有關(guān)電氣石的記載，始于古錫蘭，之后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)它具有電性、壓電性，并被用于紅外光譜探測(cè)和熱像等儀器上。1989年，日本學(xué)者Kubo首次發(fā)現(xiàn)了電氣石存在自發(fā)電極、電氣石微粒周圍存在靜電場(chǎng)現(xiàn)象，就此對(duì)電氣石微粉的電場(chǎng)效應(yīng)展開(kāi)了一系列應(yīng)用研究，由此興起了電氣石在環(huán)境、人體保健領(lǐng)域的研究新熱潮。此后，日本，美國(guó)等國(guó)學(xué)者紛紛開(kāi)始了對(duì)這一方面的應(yīng)用性研究，陸續(xù)申請(qǐng)了多項(xiàng)地利。我們具有豐富的電氣石資源，除作為寶石及科技設(shè)備部件外，還有相當(dāng)大量的沒(méi)有得到開(kāi)發(fā)與利用，尤其是黑電氣石。電氣石具有高的機(jī)械化學(xué)穩(wěn)定性，可重復(fù)利用，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是很好的綠色環(huán)保材料
電氣石具有永久的自發(fā)電極，電氣石微粒的周圍存在以C軸軸面為兩極的靜電場(chǎng)。在靜電場(chǎng)作用下，水分子發(fā)生電解，形成活性分子H3O+，吸引水中的雜質(zhì)、污垢，凈化水質(zhì)；OH-和水分子結(jié)合形成負(fù)離子，改善人們的生活環(huán)境；電場(chǎng)對(duì)帶電粒子有吸附作用，可以吸附粉塵，凈化空氣。電氣石還具有高的機(jī)械化學(xué)穩(wěn)定性，與沸石、蒙脫石等的吸附作用相比，電氣石不具有飽和極限，可持續(xù)使用，，重復(fù)利用率高，在環(huán)境領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。
電氣石具有永久性自發(fā)極化效應(yīng)，其極化值不受外界電場(chǎng)影響。已經(jīng)證實(shí)電氣石顆粒周圍存在靜電場(chǎng)，而且電氣石顆粒能夠釋放負(fù)離子和發(fā)射遠(yuǎn)紅外線。利用電氣石的這些性質(zhì)，可將電氣石應(yīng)用于環(huán)境與健康領(lǐng)域，如水處理、環(huán)保涂料及健康衣料等。因此，電氣石是一種很有前景的天然綠色環(huán)保材料。
經(jīng)紅外發(fā)射率測(cè)定，電氣石在常溫下能發(fā)射波長(zhǎng)4~14um，發(fā)射率在0.92以上的遠(yuǎn)紅外線。電氣石的這種功能與其電學(xué)性質(zhì)有關(guān)，電氣石同時(shí)具有顯著的壓電性與熱性，即使在常溫下，一旦環(huán)境壓力或溫度發(fā)生微弱變化，其內(nèi)部分子即振動(dòng)增強(qiáng)，偶極矩發(fā)生變化，即熱運(yùn)動(dòng)使極性分子激發(fā)到更高的能級(jí)，當(dāng)它向下躍遷時(shí)，就把多余的能量以光子的形式被帶走。因此，電氣石向外界發(fā)射紅外線的動(dòng)力來(lái)自于外界環(huán)境溫度與壓力的變化，該過(guò)程的本質(zhì)是電氣石與環(huán)境之間發(fā)生的能量交換過(guò)程。將電氣石用于紡織品，其發(fā)射遠(yuǎn)紅外線與釋放負(fù)離子兩種功能協(xié)同作用比單一功能更激發(fā)人體細(xì)胞的活性，促進(jìn)人體血液循環(huán)及新陳代謝，是理想的保健功能材料，可制成保健內(nèi)衣、健康寢具等產(chǎn)品。電氣石應(yīng)用于紡織品的關(guān)鍵技術(shù)在于電氣石超細(xì)粉的制備與表面改性。研究表明，電氣石的自發(fā)極化效應(yīng)引起的電氣石顆粒沿著C軸兩端的靜電壓，隨著粒徑減少而增大。通過(guò)超細(xì)技術(shù)將電氣石加工到微米直至亞微米級(jí)，可極大提高電氣石顆粒的表面活性，從而獲得較強(qiáng)的釋放負(fù)離子與發(fā)射遠(yuǎn)紅外線的保健功能。另一方面，為了紡絲工藝的質(zhì)量不受影響，作為雜質(zhì)摻入的電氣石顆粒粒徑必需足夠細(xì)且需經(jīng)過(guò)表面改性。
含電氣石的紡織品還可制成窗簾、沙發(fā)套等軟裝潢材料，其釋放的負(fù)離子可發(fā)揮環(huán)保功能。根據(jù)大地測(cè)量學(xué)和地理物理學(xué)國(guó)際聯(lián)盟大氣聯(lián)合委員會(huì)采用的理論，空氣負(fù)離子的分子式是O2-（H2O）n，，或OH-(H2O)n,或CO4-（H2O）n。這里所說(shuō)具有環(huán)保功能的空氣負(fù)離子主要指前兩種小分子負(fù)離子�？諝庳�(fù)離子能還原來(lái)自大氣的污染物質(zhì)、氮氧化物、香煙等產(chǎn)生的活性氧（氧自由基）、減少過(guò)多活性氧對(duì)人體的危害；中和帶正電的空氣飄塵無(wú)電荷后沉降，使空氣得到凈化。電氣石是永久性釋放負(fù)離子的天然礦物材料，與人工獲得負(fù)離子的方法相比，電氣石釋放負(fù)離子不耗能，不產(chǎn)生臭氧和活性氧，制成軟裝潢紡織品，可改善室內(nèi)小環(huán)境的空氣質(zhì)量，是理想的綠色環(huán)保材料。電氣石永久釋放負(fù)離子的機(jī)理目前有幾種解釋，其中之一是歸因于電氣石對(duì)水的電解作用：4H2O電解OH-+H+，氫離子由電氣石電極之間的微弱電流中得到電子；2H++2e→H2↑，氫氧根離子與水分子結(jié)合形成空氣負(fù)離子；OH-+nH2O→OH-(H2O)n根據(jù)這種理論，電氣石釋放負(fù)離子的濃度與其自發(fā)極化效應(yīng)強(qiáng)弱有關(guān)，必要條件是空氣中的水分。
