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碧玺為(wèi)什麽叫“電(diàn)氣石”

2022-05-01 16:05:39中國(guó)礦業(yè)報(bào)【字體 小(xiǎo)】  點擊:0

       在我國(guó),“碧玺”這個(gè)詞語最早出現在清朝,是一(yī)品和二品官員(yuán)的頂戴花翎的材料之一(yī),也用來制作他們佩戴的朝珠。同時,碧玺也是慈禧太後的最愛,因此在慈禧太後時代,碧玺在中國(guó)受到(dào)了前所未有的重視。清朝慈禧太後的殉葬品中,有一(yī)朵用碧玺雕琢而成的蓮花,重量為(wèi)36兩8錢(qián),以及一(yī)個(gè)西(xī)瓜碧玺做成的枕頭,當時就(jiù)值75萬兩白(bái)銀(yín)。

       言歸正傳,碧玺是礦物(wù)中唯一(yī)會(huì)産生(shēng)電(diàn)氣的礦石,在受熱時會(huì)帶上(shàng)電(diàn)荷,這種現象稱為(wèi)熱釋電(diàn)效應,碧玺這一(yī)特性的秘密在于結晶的形狀。

     電(diàn)氣石的結晶呈柱狀形,兩端的三個(gè)面以120度的角度結合,上(shàng)方的角度為(wèi)120度,下(xià)方的角度為(wèi)180度。

  為(wèi)什麽會(huì)呈現這種形狀呢(ne)? 矽酸鹽礦物(wù)基本形狀是四面體,電(diàn)氣石則為(wèi)四面體積端部分朝上(shàng),形成6個(gè)相(xiàng)連的六角型。

  基本形狀為(wèi)上(shàng)端稍尖,下(xià)側稍平坦。尖的部分為(wèi)陽極帶電(diàn),平坦處則為(wèi)陰極帶電(diàn)。

  寶石中的祖母綠和海藍寶同樣都是四面體,6個(gè)相(xiàng)連,不過上(shàng)下(xià)對稱。雖然成分相(xiàng)似,但不具有電(diàn)極。隻有電(diàn)氣石形成陽極與陰極帶電(diàn)形狀的結晶。

捕獲.JPG

  此形狀原本是不可能(néng)産生(shēng)電(diàn)氣的。但是電(diàn)氣石結晶中,井然有序排列的正電(diàn)子和負電(diàn)子,加熱過後,電(diàn)子會(huì)到(dào)達結晶的兩極,而産生(shēng)正電(diàn)與負電(diàn),此現象稱為(wèi)焦電(diàn)。

  另外,電(diàn)子分别傳到(dào)兩極,在承受壓力或張力時,會(huì)産生(shēng)正電(diàn)與負電(diàn),稱為(wèi)壓電(diàn)現象。電(diàn)氣石即藉由上(shàng)述兩種方法産生(shēng)電(diàn)氣。

  在此,我們再詳細探讨一(yī)下(xià)焦電(diàn)。前文曾提及,電(diàn)氣時的結晶一(yī)端是尖的,加熱過後,會(huì)産生(shēng)正電(diàn),另一(yī)端則産生(shēng)負電(diàn)。

  兩端加熱,可吸引灰塵和紙(zhǐ)片。使用相(xiàng)同的碧玺,做相(xiàng)同的實驗,會(huì)得到(dào)相(xiàng)同的結果。法國(guó)物(wù)理學家居裡(lǐ)兄弟(dì)即利用此法,确認電(diàn)氣的發生(shēng)。

  由此可知,電(diàn)氣石具有永久電(diàn)極,灰塵和紙(zhǐ)片會(huì)附著,就(jiù)是因為(wèi)産生(shēng)電(diàn)氣,釋放(fàng)出會(huì)吸附在電(diàn)氣石表面的離子造成的結果。

  電(diàn)氣石的焦電(diàn),不隻可以利用高(gāo)溫加熱,隻要在低(dī)溫時産生(shēng)熱變化,就(jiù)會(huì)發生(shēng)。如果是采用加熱的方法,則不加熱至100攝氏度,就(jiù)不會(huì)産生(shēng)焦電(diàn)。冷卻時,電(diàn)子才會(huì)開(kāi)始分極。加熱發生(shēng)膨脹、歪斜,産生(shēng)電(diàn)壓後,電(diàn)氣方會(huì)生(shēng)成,稱為(wèi)二次焦電(diàn)。

  電(diàn)氣石在低(dī)溫時,隻需要稍微加溫,就(jiù)會(huì)産生(shēng)焦電(diàn),稱為(wèi)原生(shēng)焦電(diàn)。即使是些許的溫度差,都會(huì)發生(shēng)反應,所以用途更為(wèi)廣泛。

  電(diàn)氣石的結晶由于正電(diàn)子與負電(diàn)子井然有序的排列,因此,加諸壓力,形成歪斜現象時,結晶表面會(huì)帶電(diàn)。壓電(diàn)是隻有在結晶形成非對稱的情況下(xià)才會(huì)發生(shēng)。所以除了電(diàn)氣石外,另有會(huì)産生(shēng)電(diàn)壓的礦物(wù),但是實際上(shàng)會(huì)産生(shēng)壓電(diàn)的礦物(wù),目前确認隻有電(diàn)氣石。

  一(yī)旦朝電(diàn)氣石結晶縱方向加諸壓力時,就(jiù)會(huì)朝縱方向極化(偏振化)。此外,朝橫方向加諸壓力時,具有朝縱橫兩方向極化的優點。

  而水(shuǐ)晶則必須朝橫方向加諸壓力,才會(huì)極化,朝縱方向則否。

  碧玺朝縱橫方向加諸壓力都會(huì)極化,産生(shēng)電(diàn)氣,因此,若欲加工(gōng)産生(shēng)電(diàn)壓,碧玺是一(yī)種很好的礦物(wù)。

        加溫中的電(diàn)氣石,冷卻時會(huì)産生(shēng)焦電(diàn)。在壓力減弱,恢複原狀時,或者相(xiàng)反的加諸拉扯的張力時,也會(huì)産生(shēng)電(diàn)壓。加諸一(yī)個(gè)能(néng)量,卻得到(dào)雙重的結果,即碧玺具有的一(yī)大優點。

[責任編輯]  sjbwg

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