電氣石之相變化與熱分解產物之遠紅外線放射率研究

近年來有學者發現,電氣石具有釋放負離子、 遠紅外線及吸附重金屬等特性;遠紅外線可將水中的水分子團縮小,有助於人體的新陳代謝,且具有淨化水質之效果,因此電氣石在淨水業及保健類上的用途更加寬廣;具有保健功能的天然礦物,逐漸受到世界各國的關注。
電氣石之特性
十八世紀初期荷蘭人,發現托瑪琳寶石在加熱時會產生吸附煤的特性,諾貝爾物理獎的居里夫婦 發現對結晶加熱結晶表面也會產生電荷便稱其為焦電荷,Tuomailin在礦物學中便命名電氣石。
其晶體結構為環狀矽酸鹽結構,具有永久性極化效應,可持續釋放出0.06毫安培的微電流,並可產生天然之負離子,結構當中通常含有Na、Mg、Fe 等金屬元素之離子或氧化物,因此能產生較高的遠紅外線放射率。
遠紅外線的產生與定義
遠紅外線為不可見光,亦可視為電磁波。電磁波的產生是由於物質吸收能量以後,產生原子震 盪、電子躍遷等現象,經由電子軌道半徑回復時, 釋放出大小不等之能量,而遠紅外線則是由特定物質所產生之電磁輻射,通常可使能量與紅外線進行 理想轉換者稱之為黑體。電氣石的結構當中含有各種金屬氧化物,成分則因產地、種類或純度而有所不同,本研究所使用 之巴西電氣石屬鎂鐵電氣石(Feruvite)其成分當中 Mg、Fe含量較高,會因雜質的因素導致缺陷,造 成晶格內區域性震盪,因而產生較高之遠紅外線。
電氣石之熱處理
據文獻記載電氣石熱處理至850°C時結構破壞後會生成布格電氣石或莫來石之礦物相,為了使遠紅外線放射率提高,曾有文獻使用化學方式處理電氣石提高其放射率,但因化學藥品對人體會造成不良影響,而限制其應用範圍。熱處理對電氣石性質影響之研究都集中在 800~ 1100°C左右,尚無文獻提及高溫熱處理後之電氣石特性。本研究採用巴西電氣石進行熱處理,探討高溫熱處理後之電氣石相變化與遠紅外線放射率之關係,藉此開發高遠紅外線放射率之材料。
電氣石進行熱處理之溫度超過1000°C時,遠紅外線放射會有不斷提高的現象,而各波段遠紅外線 放射率之差異亦不斷縮小,並愈趨平穩,電氣石的 遠紅外線放射率從Room tempe的0.943至1000°C熱 處理後的0.981,及1450°C熱處理後,放射率為 0.986,其1000°C至1450°C之放射率之平均值差異,有逐漸縮小的趨勢,其增加幅度維持在0.005 以內。電氣石經熱處理後,放射率會不斷提高,經成分與結構的分析後發現,電氣石經高溫熱處理後, 表面會析出莫來石,晶粒當中會產生鎂鐵礦,經由文獻之理論佐證,以鎂鐵氧化物為主的礦物造成了遠紅外線放射源的密度提高,使遠紅外線放射能力隨之提高。
文章出處:http://www.feu.edu.tw/adms/aao/aao95/jfeu/27/2702/270211.pdf

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