电气石电学特性机理及影响因素研究
综述自发极化
综述电气石的自发极化现象电气石属于环状硅酸盐矿物，其晶体的化学式为XY3Z6Si6O18(BO3)3(OH,F)4，其中X=Na、Ca、K、□(空位)，Y=Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al、Fe3+、Mn3+、Li，Z=Al、Fe3+、Cr3+、Mg。
电气石晶体结构由6个硅氧四面体组成的六方环状结构、3个硼三角、3个[ Y-O5(OH) ]八面体顶角相联，沿C轴对称形成。
在20世纪80年代，日本学者T.Kubo利用离子吸附实验和电气石粉体电解水产生氢气的实验，间接证明了电气石存在自发电极。
后来，中国学者冀志江等人，利用电子探针首次观察到电气石自发极化的存在[1]。
在电气石小颗粒被电子束轰击后，显微照片中轰击区域亮度不同(如图1)：颗粒的一端表面比较亮，中心区域和另一端则表面则较暗。
反映了被轰击颗粒两端带电性质的不同，两端表面电场的方向不同。
亮度较大的一端，电子束击出的二次电子较多，反映该端带负电荷，是电气石颗粒的负极；亮度较小的区域，电子束击出的二次电子较少，反映该端带正电荷，是电气石颗粒的正极。
从而，证实了电气石颗粒两端带有异号电荷。
图1 电气石小颗粒被电子击发后的显微照片关于电气石自发极化产生的原因，人们尚未有统一的结论。
目前被大部分学者所接受的是，电气石的自发极化现象应该跟其独特的晶体结构有关。
电气石结构图见图2。
首先，硅氧四面体的顶角氧原子指向同一方向。
其次，电气石晶体中存在Y-O5(OH)和Al-O5(OH)两种八面体结构扭曲，从而引起(BO3)3三角中硼原子从三角平面中向c轴的反方向位移，导致自发极化。
从这种观点出发，这两种八面体扭曲的程度越大，则电气石自发极化的现象也应更明显。
但是，有关电气石自发极化的原因、以及影响因素还有待人们进一步研究。
图2 电气石结构图电气石晶体周围存在着沿c轴的静电场，这也使得电气石具有表面电场，并且表面电场是电气石自发极化的重要体现。
1965年，日本学者S.Yamaguchi计算得出电气石表面的电场强度约为100Kv/cm[2]。
电气石的电场效应在环境领域的应用
电气石的电场效应在环境领域的应用摘要：电气石具有永久性的自发电极,电气石微粒的周围存在着以c轴轴面为两极的静电场。
在电场作用下,水分子发生电解,形成活性分子H3 O+ ,吸引水中的杂质、污垢,净化水质;OH- 和水分子结合形成负离子,改善人们的生活环境;电场对带电粒子有吸附作用,可以吸附粉尘,净化空气。
电气石还具有高的机械化学稳定性,与沸石、蒙脱石等的吸附作用相比,电气石不具有饱和极限,可持续使用,重复利用率高,在环境领域具有很好的发展前景。
关键词：电气石电场效应环境应用前景正文：电气石是以含硼为主的环状硅酸盐矿物，其化学式为Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6[Si6O18](BO3)3(OH,F)4。
一直以来，电气石被作为宝石矿物加以利用，少量用于仪器设备中的光学元件，大量非宝石级电气石几乎未得到利用。
1989年，日本学者Kubo发现并提出电气石具有永久性自发极化效应，从而为电气石为工业矿物，尤其是在环境领域应用开辟出崭新的途径。
1电气石的晶体结构及其自发极化效应实验证实，电气石晶体在沿其三次对称轴的两端会积聚一定量的异性电荷，产生异两极；与一般“诱电体”只有放入电场才会产生电极化不同，电气石不放入电场中，矿石本身也有电极化产生，其电极不受外界电场影响。
一般认为，极化电荷的产生是由电气石具有的热电性和压电性引起的。
当电气石晶体所处环境温度与压力变化时，晶体中带电粒子之间发生相对位移，正负电荷中心发生分离，晶体总电矩发生变化，从而导致极化电荷产生。
电气石的自发极化效应表现为，在电气石晶体周围存在着C轴轴面为两极的静电场，场强E0=2e0。
据V oigt给出的Ps值，得到E0=6.2×10的6次方v/m。
当电气石晶粒很小时，电气石微粒的作用相当于一电偶极子，由于正负电荷作用相互抵消，在平行于C轴方向电场强度最大，静电场随着远离中心迅速减弱，E2=（2/3）E0（a/r）的三次方，a为电气石微粒半径，r为测点距中心的距离。
高压支柱复合绝缘子的工频电场分布特性研究
高压支柱复合绝缘子的工频电场分布特性研究摘要：高压支柱复合绝缘子是电力系统中广泛应用的重要设备之一。
本文通过对复合绝缘子的工频电场分布特性进行研究，分析了其工作原理、电场分布和影响因素，并介绍了几种常见的改进方法。
研究表明，通过优化绝缘结构和选择合适的材料，可以提高复合绝缘子的电场分布特性，提高其绝缘性能和可靠性。
1. 引言高压支柱复合绝缘子作为电力系统中重要的电气设备，其绝缘性能对于保障电力系统的安全运行具有重要意义。
工频电场分布是绝缘子性能分析的重要指标之一，其合理分布对于防止电气击穿和漏电流的产生具有重要作用。
因此，研究工频电场分布特性对于提高绝缘子的安全性和可靠性具有重要意义。
2. 复合绝缘子的工作原理复合绝缘子是由蜂窝状硅橡胶和绝缘材料组成的复合结构，采用特殊的制造工艺使其具有良好的机械强度和绝缘性能。
在高压电力系统中，复合绝缘子承担着支撑导线、绝缘导线和隔离介质的作用，其工作原理是通过均匀分布在绝缘子表面的电场，使绝缘子能够抵抗外界电压的影响，防止电气击穿和漏电流的产生。
3. 复合绝缘子的电场分布特性复合绝缘子的工频电场分布受多种因素的影响，如材料特性、外界电场、结构参数等。
一般来说，复合绝缘子的电场分布应尽量均匀，并避免电场集中，在任何绝缘子表面点附近都应尽量保持低电场强度。
不均匀的电场分布会导致电场强度集中，增加击穿风险和漏电流的产生。
4. 影响复合绝缘子电场分布的因素4.1 材料特性复合绝缘子的材料特性对于电场分布具有重要影响。
绝缘材料应具有较高的绝缘强度和绝缘阻抗，以保证电场在绝缘子内部的均匀分布。
同时，材料的导电性和介电损耗也会影响电场分布。
4.2 绝缘结构绝缘结构的设计对于电场分布十分重要。
合理的绝缘结构可以降低电场强度，减轻电场集中和局部放电的发生。
常见的绝缘结构包括球形、圆锥形、柱形等，其不同的几何形状会导致不同的电场分布。
4.3 外界电场在复合绝缘子的工作环境中，外界电场也会对其电场分布产生影响。
11岩石的导电特性解析
与m值。
20 30
50 孔隙度1%00
岩石的导电特性
五、电阻增大系数I与含水饱和度Sw的关系
Archie同样用实验发现，对于同样纯砂岩，在 地层水电阻率和孔隙度一定时，岩样的含油饱和度 So=1-Sw越高，则岩样的电阻率也越高；含油饱和 度越低，则岩样的电阻率也越低。
为了消除地层水和孔隙度的影响，采用电阻增 大系数I，即含油岩石电阻率Rt与该岩石完全含水 时的电阻率R0之比I= Rt/ R0。
岩石的导电特性
利用Archie公式求地层水电阻率
F＝R0/Rw＝a/φm I=Rt/Ro=b/Swn
Rw＝R0φm/a Ro=RtSwn/b
Rw＝RtSwnφm/ab
在解释井段内选出岩性均匀、含泥质少、较厚的标准 水层，采用深探测电阻率和孔隙度测井资料，既可用上 式计算出地层水电阻率Rw。
岩石的导电特性
岩石的导电特性
二、 岩石的导电机理
岩石
固体骨架（Vma） 孔隙中的流体（φf）
1、岩石导电机理 电子导电
导电类型 离子导电（在外加电场的情况下）
电子导电 （当金属矿物组成岩石骨架时）
岩石的导电特性
自由电子
（靠自由电子
导电的岩石称为 电子型导电的岩 石）
岩石的导电特性
岩石具有连通孔隙 （其中含有地层水）
岩石的导电特性
Archie认为，对于饱含矿化度大于20000mg/L的 地层水的纯砂岩样品，孔隙中100%含水时的电阻率 Ro与地层水电阻率Rw之比值，即地层因素F＝R0/Rw 为一常数，且与岩样的孔隙度、胶结程度和孔隙形 状有关，与地层水电阻率无关。在以F为纵坐标、 φ为横坐标的双对数坐标上， F-φ关系基本为一 条直线。（P8图1-5）
电气石汗蒸的原理
电气石汗蒸的原理
电气石汗蒸是一种利用电气石的热传导原理，通过加热电气石来产生蒸汽，从而实现汗蒸效果的疗法。
其原理如下：
1. 电气石的特性：电气石是一种特殊的矿石，具有较高的导热性能。
当通电时，电气石能够快速吸热并将热量迅速传导到矿石表面。
2. 开启设备：首先，将电气石与电源连接，在设备中开启加热功能。
电气石将开始加热，并迅速传导热量到其表面。
3. 产生蒸汽：当电气石表面受热后，水分子在高温下发生蒸发，产生大量的蒸汽。
4. 蒸汽作用：蒸汽透过设备的孔隙进入到人体周围的环境中，使空气的湿度逐渐增加。
通过呼吸和毛孔，人体可以吸入蒸汽中的水分子，使皮肤逐渐湿润。
5. 汗腺打开：蒸汽的温度和湿度刺激人体的汗腺，使其迅速开启。
这样，通过汗腺出水，人体便会不断排出大量的体液，达到排毒和清洁的效果。
需要注意的是，电气石汗蒸疗法只是一种辅助保健疗法，不能替代正规的医疗治疗。
在使用过程中，要根据个人体质和健康状况适度调节使用时间和温度，以免对身体造成负面影响。
电气石名称的由来
电气石名称的由来电气石是一种非常特殊的宝石，因其独特的性质和美丽的外表而备受珍视。
但是，很多人并不知道电气石的名称是怎么来的，下面我们就来详细了解一下。
一、电气石的基本概述电气石是一种含有铜和铁元素的硅酸盐矿物，化学式为CuFeSi2O6。
它通常呈现出淡蓝色或淡紫色，有时也会呈现出淡黄色或淡绿色。
电气石具有很高的折射率和双折射率，这使得它在光学领域中得到广泛应用。
二、电气石名称由来1. 原始发现电气石最早是在19世纪初由法国科学家亨利·圣克莱尔发现的。
他在法国南部地区发现了这种美丽而神秘的宝石，并将其命名为“電礦”，即“electricite”。
这个名称源于他对电气石产生静电效应的观察。
2. 英文名称后来，英国科学家詹姆斯·史密斯森（James Smithson）在1824年将电气石带回伦敦，并将其命名为“enargite”。
这个名称源于希腊语单词“enargein”，意思是“显现出来”。
这个名称反映了电气石的独特性质，即它可以通过光学手段显现出来。
3. 中文名称电气石的中文名称则是由中国科学家刘静初提出的。
他在20世纪50年代初期开始研究电气石，最终得出了这种宝石的中文名称——电气石。
这个名称源于电气石能够产生静电效应的特点。
三、总结综上所述，电气石的名称来源于其特殊性质。
无论是法语的“electricite”、英语的“enargite”，还是中文的“电气石”，都反映了这种宝石能够产生静电效应和通过光学手段显现出来的特点。
今天，电气石已经成为一种非常受欢迎和珍视的宝石，在珠宝和光学领域中得到广泛应用。
第二章电气石的矿物学特征
第二章电气石的矿物学特征我国的电气石资源较丰富，潜在资源量较大，分布较广，全国除上海、天津、重庆、宁夏、江苏、海南及港、澳、台等省市区未见报道有电气石产出外，其余25个省市自治区均发现有电气石产出，特别是西部地区的电气石资源较丰富。
全国已知电气石产地150多处，有80多处具一定规模。
电气石常以副矿物（有时为主要矿物）的形式广泛分布于岩浆岩、沉积岩、变质岩和热液矿床中，它的化学性质稳定。
2.1 我国的电气石按成因可分为三个大的类型(表1)。
［1］具体分类见表1。
表1 我国电气石的成因类型矿产类型亚类实例与岩浆作用有关的电气石岩浆型云南西盟阿莫锡矿、西藏莽总铜矿电英质火山岩伟晶岩型新疆可可托海、黑龙江林口、广西资源、东秦岭、云南高黎贡山及哀牢山、内蒙古狼山地区花岗岩类热液型江西赣南、广西恭城、广西大厂龙箱盖岩体、广西宝坛地区、山东柳家、湖南柿竹园、大义山、内蒙古、广东、云南等地火山－次火山热液型广西贵港龙头山、内蒙莲花山、江西龙眼石热水沉积岩型电气石广西大厂铜坑－长坡锡多金属矿、辽宁凤城－宽甸硫铁矿带、山西中条山铜矿、内蒙古别鲁乌图铜矿、表生风化型电气石新疆沙尔布拉克金矿2.1.1与岩浆作用有关的电气石本类型电气石根据产出围岩的不同又可分为四个亚类，即岩浆型、伟晶岩型、花岗岩浆热液型和火山－次火山热液型。
1、岩浆成因电气石[2、3]。
在云南西盟佤山的佤山电英岩和西藏昌都地区的西藏岩（电英质火山岩）中的电气石即属于这种类型。
佤山电英岩主要由50％－60％的电气石、40％－50％的石英及少量钠长石组成。
电气石属铁镁电气石，结晶较好，以细粒－中粒半自形－自形粒状产出。
西藏岩（电英质火山岩）中电气石和石英含量基本相等，电气石既呈斑晶，又呈球粒、鸡毛掸状、毡状雏晶相对均匀地分布在基质内。
基质中的电气石为隐晶质，只有在显微镜下方可辨认。
含量总体相近，2、伟晶成因电气石［4、5、6、7、8、9］。
伟晶岩中产出的电气石一般晶体较大，晶形完好。
2 岩石电阻率及其影响因素
式中：a—比例系数，与岩性有关，变化范 围在0.6～1.5； m—胶结系数，随岩石胶结程度不同 而变化，一般为2左右，变化范围1.5～3； φ—岩石孔隙度。
2.岩石电阻率影响因素 （3）岩石电阻率与孔隙度的关系
几种常见岩石的 a、m 系数数据表
岩 石 名 疏松砂岩 称 弱胶结砂岩 中等胶结砂 疏松的贝壳 中等致密的 致密细品质的 岩 石灰岩及白 粗晶质石灰 灰岩及白云岩 云岩 岩及白云岩
(2)岩石电阻率与地层水性质的关系
②地层水电阻率Rw与溶液矿化度的关系 一般将地层水视为NaCl溶液，随着溶液的矿化度增高，溶液内离子数目 增加，其导电能力加强，因此电阻率变低。溶液的矿化度与其电阻率之间的 关系可以由“NaCl溶液电阻率与其浓度和温度的关系图版” 看出。在同一温度 下……
(2)岩石电阻率与地层水性质的关系
(2)岩石电阻率与地层水性质的关系
①地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系
NaCl溶液 电阻率与 其浓度、 温度的关 系图版
(2)岩石电阻率与地层水性质的关系
①地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系 B、当地层水中所含的非NaCl盐类的含量不可忽略时，应当先用“不同离 子的换算系数”图版（下页）求出地层水中所含各种盐类离子的换算系数， 然后分别乘上各离子的矿化度，算出各离子上述乘积的总和，即是该地层水 的等效NaCl溶液矿化度。 此时将含非NaCl盐类的地层水看做是NaCl溶液，即可用它的等效NaCl溶 液矿化度在图版求出该地层水电阻率。 这种情况下关键是首先使用“不同离子的换算系数图版”确定非NaCl离子 的换算系数。
(2)岩石电阻率与地层水性质的关系
①地层水电阻率与地层水所含盐类化学成分的关系
不同离子 的换算系 图版
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同济大学海洋与地球科学学院硕士学位论文电气石电学特性机理及影响因素研究姓名：徐礼新申请学位级别：硕士专业：海洋地质指导教师：杨如增20030228电气石电学特征机理及影响因素研究摘要论文通过对来自新疆、云南、广西、内蒙古、越南和南非等地电气石的化学成分、ＸＲＤ物相分析、晶胞参数和压电常数的测定及其晶体结构中各种结构单元偶极矩的分析，研究了电气石的化学成分对晶胞参数的影响，阐述了铁、镁、锂、氧元素的含量及铁离子的价态对电气石晶胞参数起到重要影响作用；研究了电气石的压电常数与晶胞参数的关系，提出了电气石的压电效应随晶胞参数的增大而增大，随引起压电效应的离子电荷数的增加而增加，分析认为电气石的化学成分主要是通过两个方面来影响其压电效应的大小：一是化学元素的离子半径，二是离子所提供的电荷数大小。根据电气石晶体压电常数矩阵的表示式ｆｏｏ００ｄｌ，一ｄ２２１ｄ＝卜如也２０ｄ１５００ｌ，Ｉ如ｌ以。以３０００Ｊ
从而表明电气石在Ｘ、Ｙ、Ｚ方向均能产生压电效应的现象，压电效应的方向、大小与外加作用力的方向和性质有关。在切应力死、死作用下，电气石的Ｘ方向能产生压电效应；在正应力乃、死或切应力死作用下，电气石的Ｙ方向能产生压电效应；而Ｚ方向的压电效应，只有在正应力作用下才能产生。通过对电气石晶体结构中各个结构单元在平行于Ｚ轴和垂直于Ｚ轴方向上偶极矩的详细图解与计算公式分析，研究了不同结构单元对电气石产生压电效应和热释电效应的贡献，从晶体结构上解释了电气石压电常数矩阵的物理意义，研究了电气石产生压电效应和热释电效应的原因，为合理利用电气石原料，开发电气石功能产品提供了理论依据。
关键词：电气石、压电效应、热释电效应、化学成分、物相。Ｓｔｕｄｙｏｎ
ＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎ
ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＴｏｕｒｍａｌｉｎｅ
ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，ｂｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄＸＲＤｐｈａｓｅ，ｔｅｓｔｏｆｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌａｔｔｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒａｎｄｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ，ａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｏｆｔｈｅｄｉｐｏｌｅｍｏｍｅｍｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｎｉｔｏｆｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｆｒｏｍＸｉｎｊｉａｎｇ，Ｙｕｎｎａｎ，
Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｎｅｉｍｅｎｇｇｕ，ＶｉｅｔｎａｍａｎｄＳｏｕｔｈＡｆｒｉｃａ，ｔｈｅａｆｆｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｏｎｉｔｓｃｒｙｓｔａｌｌａｔｔｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ，ｗｅ
ａｌｓｏｅｘｐｌａｉｎｅｄｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅａｒｉｓｅｎｂｙｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＦｅ、Ｍｇ、Ｌｉａｎｄ０ｅｌｅｍｅｎｔ嬲ｗｅｌｌａｓｔｈｅｉｏｍｃｖａｌｕｅｏｆＦｅｏｎｔｈｅｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｃｒｙｓｔａｌｌａｔｔｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒ．
Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｂｅｔｗｅｅｎｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔａｎｄｃｒｙｓｍｌｌａｔｔｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｂｉｇｇｅｒｔｈｅｃ巧ｓｔａｌｌａｔｔｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒ
ａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｉｏｍｃｖａｌｕｅ，ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｕｓｔｈｅｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｓｍａｉｎｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
ｉｎｔｗｏ
ａｓｐｅｃｔｓ：ｔｈｅｉｏｍｃ
ｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｃｈａｒｇｅｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｔｈｅｉｏｎ．
ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔｃｏｎｓｔａｎｔｍａｔｒｉｘｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔＣａｎｂｅｐｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍＸ，Ｙｏｒ
Ｚ—ａｘｉｓ．Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅｏｆ
ｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔＷａｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｖａｌｕｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｏｕｔｓｉｄｅｆｏｒｃｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇ
ｓｔｒｅｓｓｏｆＴ５ｏｒ死，ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｐｒｏｄｕｃｅｓｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔａｌｏｎｇＸ－ａｘｉｓ，ａｎｄ谢ｔｈ
ｔｈｅ
ｐｏｓｉｔｉｖｅ
ｓｔｒｅｓｓｏｆＺｊｏｒ乃ｏｒｃｕｒｉｎｇｓｔｒｅｓｓｏｆ乃，ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｐｒｏｄｕｃｅｓｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔａｌｏｎｇＹ－ａｘｉｓ，
ａｎｄｏｎｌｙ们ｔｌｌｐｏｓｉｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓ，ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｃａｎｐｒｏｄｕｃｅｓｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔａｌｏｎｇＺ－ａｘｉｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｘｐｌａｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｉｐｏｌｅｍｏｍｅｎｔｏｆｍｕｒｒｎａｌｍｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｎｉｔ
ｐａｒａｌｌｅｌａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｔｏＺ—ａｘｉｓ．ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｏｎｏｆｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔａｎｄｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｆｆｅｃｔｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｎｉｔｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｈｅｍｅａｎｉｎｇｏｆｔｈｅｍａｔｒｉｘｏｆ
ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔｏｎｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｅｘｐｌａｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃａｕｓｅｏｆ
ｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔ
ａｎｄｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ｗｈｉｃｈｇｉｖｅｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ
ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ
ｆｏｒｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｕｓｉｎｇｏｆｔｈｅｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｏｆｔｈｅ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ
ｐｒｏｄｕｃｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ，ｐｉｅｚｏｅｆｆｅｃｔ，ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｆｆｅｃｔ，ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ｐｈａｓｅ．
Ⅱ申请同济大学硕士学位论文第一章前言第一章前言
一、国内外研究状况１．早期对电气石电学特性的认识电气石“ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ’’这一名称最早来自于Ｓｉｎｈａｌｅｓｅ语ｔｕｒｍａｌｉ，古锡兰工匠用于指不明身份的混装宝石。在西方文献中最早出现是在１７０７年，ＪｏｈｎＳｃｈｍｉｄｔ在其著作中提到“一种叫做ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ，或ｔｕｒｍａｌ的宝石，产自Ｅａｓｔｉｎｄｉｅｓ的Ｃｅｙｌｏｎ（锡兰，今斯里兰卡）：它象磁铁一样，能吸附热的草木灰或燃烧过的煤灰，也能排斥它们。’’对电气石的科学研究，始于１７１７年，物理化学家ＬｏｕｉｓＬｅｍｅｒｙ在科技杂志上首次刊登了对其带电现象的叙述。１７５６年，Ｄｒ．ＦｒａｎｚＵｌｒｉｃｈＴｈｅｏｄｏｒＡｅｐｉｎｕｓ
提交了其电学性质的第一份重要报告，提出电气石由于加热产生电荷，而并非是当时普遍认为的摩擦生电。１８２４年，ＤａｖｉｄＢｒｅｗｓｔｅｒ在他的文章“ＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅＰｙｒｏ—Ｅ１ｅｃｔｒｉｃｉｔｙｏｆＭｉｎｅｒａｌｓ＂中首次提出“热电性”这一术语。２．２０世纪中期对电气石的电学性质应用研究电气石电学性质的应用研究兴盛于２０世纪中期，已在许多领域得到了应用，尤其是在红外检测和热成像方面【ｌｌ。１９３８年，ＹｅｏｕＴａ提出电气石晶体可用作红外光谱探测器。１９４２午Ｓｉｖｉａｎ的“Ｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎｕｔｉｌｉｚｉｎｇ
ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ’’获得了美国专利。此后，随着８ａＴｉ０３热电性的发现，对电气石的研究多局限于矿物学、岩石学、宝石学方面，而对其电学（如压电、热释电）效应其及应用方面几乎再没有深入研究。３．电气石矿物学、岩石学方面的研究随着对电气石矿物学、晶体学研究的不断深入，人们对电气石晶体结构的认识已经相当成熟［２１，如８ｕｅｒｇｅｒＭ
Ｈ于１９６２年就指出，在电气石的晶体结构中，
六个硅氧四面体的角顶指向同一个方向【３１，这为后来解释电气石的压电和热释电效应非常有用。电气石的结构特征决定了它的许多性质，如压电效应和热释电效应等等，已有研究表明，压电晶体的结构必须不存在对称中心，电气石的３ｍ对称性可以产生压电和热释电效应等。电气石晶体结构中究竟是那些结构单元对电气石的电学性质起到贡献作用，至今仍然没有给出一个明确的答案。申请同济大学硕士学位论文第一章前言国内外学者对电气石在岩石学方面的研究最为广泛，这方面的成果也非常丰厚降１５１。也不乏有一部分学者对电气石的电学性质作了一些很有益的研究，据彭明生、傅晓明研究表明【１６‘１７】，不同成因电气石中［０盯］占位不同，变质岩型、矽卡岩型电气石中只有一个［０盯］占位，而伟晶岩型和热液型矿床中电气石［０Ｈ一］则有两个无序占位，根据电气石某些物理性质对氢有依赖性，从而预言不同成因类型的电气石的热释电性不同。但是从整体上来说，国内外学者主要在电气石的矿物学和岩石学方面进行了大量的研究工作，关于电气石的压电和热释电效应及其应用还不多见。４．电气石在环保和保健领域的应用研究现状１９８９年，日本学者Ｋｕｂｏ首次发现了电气石微粒周围存在静电场现象，就此对电气石微粉的电场效应展开了一系列应用研究，提出电气石的自发电极为永久性电极，不受外界电场影响；其自发极化值Ｐｓ是一个与温度无关但与温度的变化率关系密切，电气石的自发极化值为，Ｐｓ＝Ｏ，０１ｌｘｌＯ刁库仑／ａｍ２，是ＢａＴｉ０３在室温下的ｌ／２４００／１３】。由此提出电气石在环保领域的应用前景，兴起了电气石在环境、人体保健等领域应用研究的新潮。此后，日本、美国学者纷纷开始了对这一方面的应用性研究。这些研究主要是电气石产品开发，１９７６年至２００１年世界各国开发电气石产品的专利统计如表（卜１）所示。这些产品的开发主要是直接利用电气石的电学性质，仍然很少涉及到其应用机理方面的研究。
表１－１世界各国有关电气石专利统计０９７６—２００１）
Ｔａｂｌｅ１—１Ｐａｔｅｎｔｓｏｎｔｏｕｒｍａｌｉｎｅｉｎｓｏｍｅｃｏｕｎｔｒｉｅｓ（１９７６·２００）
专利美国日本欧洲中国
起始时间１９４２１９８４１９９０１９９８
数量统计２４２３５１３７１１２
起始时间１９８９１９８９
１９９０１９９８
环境
件数６７
３４９３５１１２
专利
比例２７．６９％
９９．４３％９４．５９％１００％
注：专利统计截止日期，美国，２００１，１１：日本２０００，７；欧洲２０００，７；中国２００１，ｌ。
国内对电气石的应用研究主要开始于１９９７年，上海、北京、广州、大连、２