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《自然》杂志里的魔角石墨烯@含微金属砭石超微颗粒对光反射率特征及优质砭石颜色分析(上篇)


作者砭砭姨     欢迎关注 
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本篇论文发表于《世界有色金属》
 
《自然》杂志里的魔角石墨烯:
12月18日,学术期刊英国《自然》杂志发布了2018年度科学人物,位居榜首的是1996年出生、在美国麻省理工学院攻读博士的中国学生曹原。今年3月5日,《自然》发表了两篇以曹原为第一作者的石墨烯重磅论文。曹园发现当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度,就会产生神奇的超导效应。
 
砭砭姨有话说:
星陨砭石的黑灰色就是内含纳米级石墨,其可开发的医疗价值值得探索。
 
摘要:
砭术作为失传巳久的传统医术,具有多种医疗保健的效果,但是现有砭石产品良莠不齐,严重限制了砭术的推广。本文运用岩石学分析测试技术,对不同颜色砭石产品的主要矿物成分以及微量成分做了对比分析。X射线衍射结果表明,黑色和黄褐色砭石中质量分数92%以上为微晶方解石,致密的结构是砭石的热发光和热疗作用的直接原因;拉曼光谱和透射电镜结果表明,黑色和黄褐色砭石中存在微米级和纳米级石墨颗粒,石墨对提高砭石的导电性和热辐射性有重要作用;主次量成分分析表明,黄褐色砭石中黄铁矿的含量要高于黑色砭石,透射电镜结果显示黑色砭石中黄铁矿主要是微米形态存在,黄铁矿的形态对砭石的颜色和热电性有很大影响。综合比较,黑色砭石的理疗效果优于黄褐色和红色砭石,从而认为黑色砭石产品是优质砭具。
 
关键词:
砭石;方解石;石墨;黄铁矿;黑色砭石;
中图分类号:P542   文献标识码:A   文章编号:1002-5065(2016)05-0035-4
 
Reflectance characteristics of the superfine particles in Bian-stone and high quality Bian-stones color analysis
 
Abstract:As a long-lost traditional chinese medical skill, Bian-stone therapy has a variety of health care effects. But the existing Bian-stone products market chaos is very unfavorable to the promotion of Bian-stone therapy. In this paper, main composition and trace compositions of Bian-stone products with different colors have been compared by using the petrological analytical techniques. It is found that main mineral composition in black and brown Bian-stone products is microcrystalline calcite. A compact calcite structure is the directly reason for thermoluminescence and heat treatment effect of Bian-stone. Trace composition of graphite in the Bian-stone plays an important role in increasing the electrical conductivity and thermal radiation. Pyrite nano particles have a great influence on the color and pyroelectricity of Bian-stone. Through comprehensive comparison, the black Bian-stone has a better therapy effect than the brown and red Bian-stone, which mean that the black Bian-stone products have high quality.
Keywords:Bian-stone; calcite; graphite; Pyrite black Bian-stone;
 
砭术是利用石制工具治疗疾病的一种医术,是一切用石制品进行疾病治疗和预防保健的医术的总称。在《黄帝内经》中,砭与针、灸、药、按躏并列为中医的五大医术,是中医体系的重要组成部分。砭术自东汉起失传,在之后的历史时期中砭术和砭具一直分散在民间局部地区流传,不再是中医医学体系中的一个完整分支。直到20世纪90年代,经由岩石物理学家和中医专家的共同努力,在山东、安徽等地重新发现了砭具佳石,对砭术这一古老中医技法的研究和普及才重新开展【1】
 
历史上关于砭术失传的原因很多,有效果强弱说、针灸替代说等说法。随着对砭术的重新研究和普及,以及对史料的研究,有一种新的失传的原因被提出:制作高品质砭具的砭石的匮乏或消失。数千年以来人们通过医疗实践总结了何种石材可以制作砭具,不同石材制成的砭具的医疗保健效果也有优劣之分。目前市场上出现了各种品牌和材质的砭石产品,其中不法商贩为谋求私利以假乱真、以次充好的现象也比比皆是。劣质的砭石产品,不仅起不到应有的医疗保健效果,有些甚至对使用者的身体有负面作用,带来的消极影响将严重危害砭术的普及。
 
目前国家尚未制定有关砭石行业的行业标准和规范。作为消费者,如何辨别砭石的优劣和真假呢?各种厂家、媒体和其他机构给出了五花八门的建议,经过调查分析,作者发现大部分建议具有片面性,甚至有些建议是在误导消费者。在关于优质砭石的争论中,砭石是灰黑色还是黄褐色的争论最为激烈。本文以物理学、化学、人体功能学和中医理论等为理论基础,结合各种检测和观测设备,试图通过严谨的分析来探讨砭石外观颜色对砭石品质判断的依据,帮助消费者辨别砭石品质。
 
1 砭石的主要矿物成分
根据谢先德等对砭石的研究结果【2】,优质砭石的主要化学成分为CaCO3, 主要矿物组成为微晶方解石,体积含量占95%以上,呈三方晶系,本体为无色透明,如图1所示。
 
图1 方解石本体样本
 
优质砭石中微晶方解石粒度大小基本一致,结构致密。石墨、黄铁矿和锐钛矿等矿物均匀分散在方解石间隙之中,使砭石呈现出一种致密的微晶结构特征。这种致密结枃能提高砭石在受热时的吸热和储热性能,也是砭石受热冷却过程中缓慢散热的重要原因,这对砭术中的热砭疗法有直接意义。此外,方解石在加热到400℃的过程中,表现出180-220℃和280-360℃两个热发光范围【3】。一般认为引起方解石产生热发光的激发因素是放射性的影响及含有微量元素。它们使得晶体产生缺陷,积蓄了能量。将晶体加热时,这些能量即以光子的形式被释放出来。这种热发光性能是砭石具有良好热辐射性能的重要原因之一,也对砭石的医疗保健功效有直接影响。
 
实际砭石外观颜色会因方解石中含有的微量组分的不同而呈现出不同的颜色,比如含有Fe、Mn、Cu等元素的砭石分别呈现浅黄、浅红、紫或褐黑色,如图2所示。目前市场上存在的砭石产品主要分为黑色、黄褐色和红色三种。
 
图2 不同颜色的方解石样本
 
对于红色砭石已有相关研究,刘畅等采用Ⅹ射线衍射、扫描电子显微镜、热重分析及激光诱导离解光谱等检测手段对一种红色砭石产品的矿物学特征进行了深入研究【4】。其分析表明该种红色砭石主要由白云石组成并含有少量的石英和方解石,以及微量云母正长石和赤铁矿,结果如表1所示。

表1 红色砭石的主相成分
 
白云石的化学成分为CaMg(CO3)2,本体为白色。红色砭石的颜色与其中含有微量的赤铁矿有一定关系。显然,红色砭石的主要矿物成分是与优质砭石的成分不同的,这种不同必然会带来实际使用过程中医疗保健效果的不同,此处暂不展开讨论【5】
 
笔者委托核工业北京地质研究院,依据SY/6201-2010《沉积岩中粘土矿物总量和常见非粘土矿物Ⅹ射线衍射定量分析方法》,对市场上2种黑色和1种黄褐色砭石产品进行本体成分检测,结果如下,其中A为黑色星陨砭石,B为黄褐色无品牌砭石,C为黑色耿乃光砭石。

表2 黑色和黄褐色砭石的主相成分
 
经过对比可以看出,三种砭石产品的主要矿物组成都是方解石, 质量含量都在92%以上。样品B中含有6.1%的白云石,而样品A和C则没有检测到白云石成分的存在。
 
通过对比三种颜色砭石产品的主要矿物组成,可以看出,黑色砭石和黄褐色砭石是符合优质砭石的基本条件的,即由方解石构成。红色砭石的主要矿物组成为白云石,是不符合优质砭石的基本条件的。
 
2 砭石中石墨的影响
根据前人研究,优质砭石的重要微量组分之一是石墨。石墨具有诸多优点,如高的熔沸点、良好导热导电性、稳定的化学性质、耐腐蚀、抗热震性、良好可塑性及良好的中子减速性能。在高温气冷堆中,石墨是唯一可选择的结构材料和反射层材料。髙温中子辐照会在石墨中引起晶格原子离位,产生缺陷和扰动,并引起理化性能和宏观尺寸的变化,因此石墨的辐照效应研究始终是国际上的热点研究课题。
 
在反光显微镜下观察到的单个石墨颗粒为不规则形,色亮白,分散于方解石晶粒的隙间中,粒径约1~3μm,远大于纳米材料的大小范围(1-100nm)。根据前人研究,石墨颗粒的拉曼谱图上表现出有1608cm-1和1351cm-1两个石墨特征谱峰,只是有的峰形较锐,有的峰形较宽,说明石墨的结晶度存在高低差别。
 
作者委托核工业北京地质研究院,利用LABHR-VIS LabRAM HR800研究级显微激光拉曼光谱仪对上述3个砭石样品进行拉曼光谱扫描,结果见图3。
 
图3 三种砭石样品的拉曼光谱图
A,黑色星陨砭石;B,黄褐色无品牌砭石;C,黑色耿乃光砭石
 
在我们聚焦在方解石晶粒上测出的三种砭石样品的拉曼谱图中,除了方解石的四个特征谱峰外,都可观察到属于石墨的1602-1609cm-1和1350-1353cm-1两个特征谱峰(图3),两峰的强度大体相等,峰形较宽。这一现象说明除了微米级石墨颗粒外,还应有另一种属于纳米级大小、结晶程度不太高的石墨颗粒在砭石中普遍存在,它们与方解石微晶密切共生。
 
通过对黑色星陨砭石的透射电镜和高分辨晶格像硏究,我们证实了黑色砭石中确实普遍存在着微米级微晶石墨,粒径一般在1-3μm左右(图4),它们较均匀地分布于方解石颗粒的四周或间隙,总的体积含量约为2%。有研究对砭石晶格像的观察还发现粒径只有5nm的纳米级方解石与石墨紧密共生。
 
图4 砭石中微米级微晶石墨
左,黑色星陨砭石;右,黑色耿乃光砭石
 
石墨在辐照时产生缺陷引起热焓的增加,辐照温度越低,潜能积累越快,总潜能也越大。例如,石墨在30℃和5×1020n/cm2条件下辐照后,总潜能达2.633×106J/kg,此值相当于未辐照过石墨在100~155℃间的总热容量。辐照过的石墨加热到辐照温度50~100℃时,潜能就会以热的形式释放出来。所以说,黑色砭石中石墨的普遍存在,不仅提高了微晶石灰岩整体的导热性,而且石墨在加热时优良的热红外辐射性能是黑色砭石在远红外波段具有很强辐射的直接原因。由此可见,黑色砭石中石墨的存在对其医疗保健效果有非常重要的意义,因此石墨的含量也是辨别优质砭石的标准之一。
 
参考文献
【1】 耿乃光,新砭石疗法(修订本) [M].北京:学苑出版社,2006.
【2】 谢先德,孙振亚,王辅亚等.泗滨砭石的岩石矿物研究I:岩石化学和岩石结构特征与红外发射功能的关系[J].矿物岩石地球化学通报,2008,27(1):1-5.
【3】 李家驹,傅平秋.方解石晶体形变与其热发光的关系[J].科学通报,1963,11.
【4】 刘畅,洪汉烈,殷科.一种红色砭石的矿物学特征研究[J].宝石和宝石学杂志,2012,14(2):19-24.
【5】 谢先德,孙振亚,王辅亚等.泗滨砭石的岩石矿物研究II:矿物组成特征与红外发射功能的关系[J].矿物岩石地球化学通报,2008,27(1):6-12.

 
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N1为什么砭灸是普通艾灸100倍功效
1、聚能
砭灸炉设计采用旋转抛物面的聚光原理。艾塔发射的热能和近红外,加上砭石炉抛物面的远红外光,都集中发射到穴位定点的位置,于是形成“聚能”作用。
 
2、共振
砭灸能发射0.8-15微米的红外线,与人体经络同频共振,直接补充经络之气,可经脉常通、气血足。
 
3、生命光线
星陨砭石能发射和人体经络同频率的远红外线,也是生命光线。尤其是砭灸炉被加热到42°时,发射的生命光线更丰富。
 
4、渗透皮下5㎝
砭灸炉发射的红外线可深入皮下5厘米,使紊乱病态的脏腑细胞、肌肉细胞、骨骼细胞等变得健康有序;同时还可增强线粒体的活性,产生更多的能量(ATP),从而让各脏腑细胞快速抗氧化、恢复活性,解除各种不适,恢复健康。
 
作者:砭砭姨。值得终身使用的《中医砭术疗法》书籍已出版,京东9尾猫旗舰店购买!涵盖26种常见病调理和18个重点部位养生,彩色印刷,穴位点轻松找,照图就能操作,一学就会。

 
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