Materiales y aplicaciones minerales funcionales saludables
Jin Zongzhe
(Instituto Chino de Materiales de Construcción, Beijing 100024)
Discusión abstracta sobre los efectos de los metales en la luz solar, la radiación del suelo, la radiación térmica y en minerales Bajo la catálisis de iones, el agua y el aire se activan para producir iones de aire y agua ionizada que son beneficiosos para las funciones de salud. Se discutieron las funciones saludables de las rocas, suelos y minerales, y se describieron brevemente los minerales con funciones de purificación, funciones de control de humedad, funciones de aislamiento térmico, etc.
Palabras clave función de salud; minerales iónicos; aire iónico; agua ionizada; materiales sinérgicos;
Acerca del autor: Jin Zongzhe (1935-), hombre, coreano, doctor en ingeniería, ingeniero superior a nivel de profesor. Información de contacto: 010-68312052, jinzongzhe@sina.com.
Las ciencias biológicas han confirmado que la causa fundamental de las enfermedades y el envejecimiento está relacionada con la oxidación, y las sustancias que previenen la oxidación son agentes reductores. Para las ciencias biológicas, los antioxidantes son alimentos y materiales para la salud y la longevidad. El aire, el agua y los alimentos, que son indispensables para los seres humanos, contienen dos tipos de sustancias, a saber, de oxidación y de reducción, es decir, iones redox. De hecho, las sustancias ácidas a veces son perjudiciales para la salud. El cansancio excesivo también está relacionado con la oxidación. Los iones positivos aceleran la reacción de oxidación y el aire contaminado contiene una gran cantidad de iones positivos, por lo que la gente se siente muy incómoda. Lo que hace que las personas se sientan cómodas y buenas para su salud son los iones negativos. En resumen, el aire, el agua y los alimentos trabajan juntos con la tierra y las rocas circundantes para producir aire saludable con iones negativos, reduciendo el agua ionizada y los alimentos saludables que contienen iones.
Este artículo analiza los minerales que contienen iones con funciones para la salud y describe brevemente los minerales con funciones de purificación, funciones de control de humedad, funciones de aislamiento térmico, etc. [1 ~ 6].
1. Minerales funcionales saludables
En la antigua mi tierra se han utilizado materiales saludables. Los antiguos libros chinos registran una piedra mágica: la piedra pómez de Sibin en la antigüedad. Las dinastías Shang y Zhou comenzaron a usar piedras de repique para tratar enfermedades, y Confucio usó piedras de repique para mantener la salud (551-479 a. C.). Es un mineral utilizado en la antigüedad para fabricar carillones de piedra (instrumentos musicales) y herramientas Bianstone (para tratar enfermedades). Es una especie de calcita microcristalina, con carbonato cálcico como componente principal y que contiene titanio, cromo, manganeso, zinc. Elemento de estroncio, tierras raras y otras sustancias beneficiosas para la salud. La radiación de infrarrojo lejano es alta y tiene un efecto térmico en las personas. Al recibir un impacto, emite un sonido audible y también emite impulsos ultrasónicos con una frecuencia de aproximadamente 20.000 Hz. El mecanismo de su efecto sobre la salud humana aún no está claro. Hay 106 tipos de medicinas minerales en el "Compendio de Materia Médica" de Li Shizhen. También hay gemas para la salud: cristal: alivia la fatiga y mejora la eficiencia; verde y rubí: mejora la fertilidad; diamante: da energía a las personas, jade: material de radiación infrarroja lejana, activa la sangre: se usa en la medicina tradicional china; para eliminar la estasis sanguínea, la diuresis y calmar los nervios. Trata principalmente la hematuria, el insomnio y las úlceras.
Piedra Maifan: un mineral alcalino que contiene 36 elementos y 26 oligoelementos. Se utiliza para purificación de agua, cría, alimentación, fertilizantes, generación de iones negativos (orgánicas, inorgánicas), conservación, antisepsia y desodorización. Esta piedra también se conoce como piedra de la longevidad, piedra de purificación y piedra de salud del agua mineralizada.
Turmalina: La que tiene alta pureza se llama turmalina (un tipo de piedra preciosa que viene en muchos colores como rojo, azul, blanco, negro, etc. Es un tipo único con excitación espontánea). electrodo y ambos minerales con propiedades piezoeléctricas y piroeléctricas. En 1989, el estudioso japonés Kubo confirmó la existencia de campos electrostáticos alrededor de las partículas de turmalina. Puede producir iones negativos, activar moléculas de agua: absorber polvo, purificar la atmósfera, purificar la calidad del agua, esterilizar y eliminar incrustaciones, y tiene efecto de protección electromagnética, etc.
La turmalina es un material cristalino natural, que pertenece al sistema cristalino trigonal y tiene la forma de una columna trigonal compleja. La fórmula química de la turmalina es: Generalmente se cree que la razón por la que genera iones negativos está relacionada con la presencia de electrodos permanentes [1] e iones metálicos de precio variable en su interior, que se generan mediante moléculas ionizantes en el aire.
(1) El impacto de los iones negativos en la salud humana
Ya en la década de 1930 se ha debatido la investigación sobre el impacto de los iones en el aire en el tratamiento médico y la fisiología humanos. En los últimos años, exactamente qué iones en el aire son beneficiosos para las personas ha atraído una gran atención en todo el mundo. En 1980, la comunidad médica alemana tomó la iniciativa al demostrar que los lugares con más iones positivos tienen tasas más altas de diversas enfermedades crónicas y más accidentes de tráfico. La comunidad médica japonesa siempre ha otorgado gran importancia al papel de los iones del aire y ha realizado una gran cantidad de observaciones y experimentos clínicos que demuestran que los iones negativos son beneficiosos para la salud humana.
1) Los iones negativos afectan directamente el potencial de las membranas celulares, mejoran diversas funciones de las células, promueven el metabolismo y aumentan la inmunidad del cuerpo.
2) Los iones alcalinos pueden aumentar la permeabilidad celular, aumentar la absorción de oxígeno y mejorar la función pulmonar.
3) Los iones negativos entran en el cuerpo humano a través de la respiración y ajustan el pH de la sangre para volverla débilmente alcalina. Los iones alcalinos actúan como tensioactivos, lo que hace que el colesterol en los vasos sanguíneos forme coloides y se disperse, reduciendo la floculación en la sangre y disminuyendo la presión arterial.
4) Los iones negativos pueden estabilizar el sistema nervioso autónomo, controlar el sistema nervioso simpático y mejorar el sueño.
5) Aumenta la sudoración, aumenta las ondas alfa cerebrales y reduce la fatiga.
6) Los iones negativos también tienen efectos de control de la inflamación, analgesia y anticancerígenos, y tienen efectos terapéuticos sobre la cirrosis hepática, la diabetes y la parálisis nerviosa.
(2) Mecanismo y caracterización de la generación de iones negativos
1) Acción mecánica: la energía del movimiento mecánico de las moléculas en el aire se convierte en energía química, que ioniza las moléculas de agua en el aire debido al movimiento térmico del aire, las moléculas de aire generan fricción y chocan entre sí, y las moléculas de gas sufren ionización o transferencia de carga debido a la gota de agua, la fricción entre las moléculas de agua y el aire o la colisión entre moléculas de agua; Las moléculas de gas sufren ionización o transferencia de carga.
2) Efectos de luz: luz visible, rayos infrarrojos, rayos ultravioleta y rayos cósmicos.
3) Las moléculas del aire se ionizan por la radiación de las rocas y el suelo.
4) Efecto electrostático: Un campo eléctrico externo ioniza el gas o la punta descarga las moléculas del gas capturando electrones y convirtiéndose en iones negativos. Por lo tanto, después de una tormenta, la concentración de iones negativos en el aire es alta y el aire es muy fresco.
5) La interacción entre la energía química y la bioenergía: Diversas reacciones químicas, la fotosíntesis de las plantas y la bioenergía proporcionada por las algas oceánicas también pueden aumentar los iones negativos en el aire.
En resumen, la generación de iones negativos debe tener una fuente de energía y un portador de carga negativa. El efecto se caracteriza por la producción de iones negativos y el potencial redox, ver Tabla 1.
Tabla 1 Potencial redox y producción de iones negativos de minerales funcionales saludables en agua
Nota: Instrumento utilizado ORP/REDOX MONITOR (American Marine inc.), octubre de 2006 a 2007 En enero, la muestra se colocó en agua y se analizó varias veces al mes para tomar el valor promedio. El valor numérico cambió muy poco.
El potencial redox de la sangre es de 124 a 160 mV, por lo que las sustancias con potenciales redox inferiores a 160 mV se designan como agentes reductores beneficiosos para la salud y la longevidad. El ORP del agua que brota de la piedra caliza y la arcilla en el condado de Bama, Guangxi, es inferior a 150 mV. Como resultado, la Sociedad Internacional de Medicina Natural reconoció esta agua como agua para la salud y la longevidad.
(3) Materiales sinérgicos de metales y elementos de tierras raras en turmalina
Algunos minerales y polvos compuestos de óxidos inorgánicos contienen iones metálicos. Las investigaciones han descubierto que las sales complejas de elementos de tierras raras también tienen la función de provocar la ionización de moléculas en el aire, aumentando así la concentración de iones negativos en el aire [2].
El efecto sinérgico del elemento de tierras raras Re, que cambia el precio, los iones metálicos de precio variable de la turmalina, los efectos piezoeléctricos y termoeléctricos y la radiación de baja energía aumentan la concentración de radicales libres y convierten los radicales libres. radicales en iones negativos (Figura 1), el rendimiento de iones negativos se puede aumentar a más de 2000/cm3 [3].
Figura 1 Bajo las condiciones de la luz solar, la radiación del suelo y la radiación térmica, el agua y el aire producen iones negativos bajo la catálisis de iones metálicos y elementos de tierras raras en la turmalina.
Minerales con II. funciones de purificación
La mayoría de los minerales sufren hidroxilación en sus superficies en medios acuosos y se cargan; las superficies minerales de las sales y los minerales sulfurados tienen grupos sal y azufre. Por lo tanto, se produce polaridad y adsorción química en la superficie del mineral.
Purifica un determinado gas mediante diversos métodos como adsorción, descomposición, reacción de neutralización o intercambio iónico, por lo que la cantidad de purificación es función de la cantidad de adsorción, cantidad de descomposición, cantidad de reacción química o cantidad de intercambio iónico. Los materiales cuya cantidad de purificación es mayor que la cantidad de volatilización y cuya velocidad de adsorción es mayor que la velocidad de desorción y desorción se denominan materiales de purificación de aire.
1) Suelo - es un material poroso que contiene aire y agua, con funciones de respiración, autopurificación natural y filtración.
2) Minerales porosos: zeolita, diatomita, ópalo claro, apatita, turmalina, cuarzo, magnetita, etc.
3) Minerales de intercambio iónico: calcita, aragonito, minerales carbonatados, zeolitas, arcillas, etc.
4) Materiales de purificación sinérgica de iones de fotones [3, 4]: Combina adsorción química, adsorción física, fotocatálisis y otras tecnologías multicatalíticas. Genera principalmente radicales libres de oxígeno activos a través de diversas vías, y tiene. Rendimiento purificador de aire duradero.
Purificación de NH3, NH3+·OH→ NH2+H2O NH2+·OH→HNO HNO+O2→HNO3 (1)
Purificación de NOx, cuando λ≤430nm: NO2+hν → NO +O NO +NH2 → N2＋H2O NO2＋·OH→HNO3 (2)
Purificación de COV: VOC ＋·OH ＋ O2→H2O ＋CO2＋Otros productos (3)
Purificación de formaldehído, cuando λ≤370nm Cuando:
HCHO +hν→·H +HCO, o H2+CO CO +·OH→H +CO2 (4)
Purificación de CO2, cuando λ ≤186nm:
2H2O→O2+4 H+++4e CO2+4 H++4e→CH2O +H2O (5)
MeO +CO2→MeCO3 (Me ion metálico ) (6)
3. Nanominerales adiabáticos
En 1992, el American Haunt [5] propuso el concepto de material súper aislante (Supper in sulator). , la conductividad térmica del material de aislamiento térmico es menor que la conductividad térmica del "aire sin convección".
Los caminos libres del nitrógeno y el oxígeno, los principales componentes del aire, son ambos de alrededor de 70 nm. Por lo tanto, sólo cuando la mayoría de los tamaños de poro son inferiores a 50 nm, la convección se elimina básicamente dentro del material, lo que reduce en gran medida la convección. transferencia de calor. Muchos estudios han demostrado que cuando el diámetro de los poros en el material es inferior a 50 nm, las moléculas en los poros pierden la capacidad de fluir libremente y están relativamente adheridas a los poros. En este momento, el estado del material cerca de los poros. es similar al estado de un agujero recto. Al mismo tiempo, debido a los orificios de nanoinhalación y la densidad de volumen extremadamente baja, habrá muchas interfaces reflectantes y partículas dispersas dentro del material, y la reflectividad de la luz visible y ultravioleta es superior al 95%. Puede hacer que el material tenga una conductividad térmica inferior a la del aire tanto a alta temperatura como a temperatura normal. Polvo λ≤0.020W/m·℃, a granel λ≤0.014W/m·℃.
Las losas aislantes del transbordador espacial de la NASA se obtienen rellenando el esqueleto de placas de fibra cerámica con aerogel de SiO2. Los aerogeles de SiO2 (aeragels) son materiales amorfos nanoporosos con una porosidad del 80% al 99,8%, un tamaño de poro de 1 a 100 nm, una superficie específica de 200 a 1000 m2/g y una densidad de 3 a 500 kg/ m3.
En realidad, existen muchos minerales aislantes, como la vermiculita (Mg, Fe, Al) 3 (Si, Al) 4O10OH·4H2O, que es un buen nanomineral aislante que arde a 900 °C de volumen. Se expande de 10 a 30 veces en 1 minuto. La vermiculita expandida tiene una barrera de aire, tiene las mejores propiedades de aislamiento térmico, preservación del calor y aislamiento acústico y absorbe la radiactividad. Su conductividad térmica es λ <0,013 W/m·℃ y su densidad. es de 60~200 kg/m3 y el coeficiente de absorción acústica es de 0,06~0,60. El material también se puede utilizar para aislamiento térmico, revestimientos acústicos y paredes exteriores de viviendas energéticamente eficientes.
4. Nanomateriales funcionales reguladores de la humedad
Se requiere que la humedad interior permanezca relativamente constante. Los materiales que absorben la humedad cuando la humedad es alta y la liberan cuando se secan se denominan reguladores de la humedad. materiales. Cuando la humedad es alta, la humedad del aire se condensa en vapor de agua, y cuando la humedad es baja, el agua condensada se vaporiza. La relación entre la presión de vapor a temperatura normal p y el radio R del tubo capilar es lnp∝1/R. Cuando la humedad relativa a temperatura ambiente es del 40 %, R=3,2 nm; cuando la humedad relativa es del 70 %, R=7,4 nm; Basado en este principio, el material de control de humedad está diseñado de manera que el radio del orificio de entrada de agua sea ≥7,4 nm y el radio del poro capilar de gasificación del orificio de salida de aire sea ≤3,2 nm. El nano-SiO2, la sepiolita tratada con ácido y la tierra de diatomeas tienen las funciones anteriores. La capacidad de absorción y liberación de humedad es de 12g/m2·h.
5. Nanoarcilla
Añadir arcilla a los materiales poliméricos puede mejorar sus propiedades mecánicas, térmicas y de otro tipo. Se utiliza desde hace más de 10 años.
En automóviles: Los automóviles Toyota y Mitsubishi utilizan materiales híbridos de nailon y arcilla. Añadiendo un 5% de nanoarcilla se aumenta la rigidez entre un 32% y un 50% y el módulo elástico en un 98%. Materiales de embalaje: Se añade arcilla a las botellas de cerveza para aumentar la vida útil de 120 días a 200 días.
La nanoarcilla se puede utilizar como soporte para materiales fotocatalíticos, materiales funcionales para la salud del infrarrojo lejano, purificación del aire, revestimientos antibacterianos funcionales para paredes interiores y exteriores, etc.
6. Conclusión
El siglo XXI ha planteado nuevas necesidades y nuevos conceptos para los minerales. Corea del Sur utiliza jade (piedras preciosas) en revestimientos de paredes interiores, colchones y otros artículos de primera necesidad; Japón utiliza gemas de turmalina no sólo en materiales de construcción funcionales, cómodos y saludables y en artículos de uso diario [6], sino también en aspectos ambientales, de ahorro de energía y otros aspectos. . La alta tecnología y diversos campos de la confección, la alimentación y la vivienda tienen necesidades cada vez mayores de minerales no metálicos, y también se han descubierto muchos nanomateriales minerales no metálicos. Comparados con los nanomateriales, los minerales naturales tienen la desventaja de contener impurezas o elementos nocivos y no ser muy regulares, por lo que es necesario clasificarlos, separarlos y clasificarlos. Principales ventajas: bajo costo, producción en masa y amplias perspectivas de mercado. Se ha utilizado durante mucho tiempo en revestimientos de paredes interiores, decoloración, catálisis, plásticos, fabricación de papel, aceite de cocina, alimentos, industria química y otras industrias, y ahora se ampliará su ámbito de aplicación.
Bajo las condiciones de la luz solar, la radiación del suelo, la radiación térmica y la catálisis de iones metálicos en minerales, agua y aire se activan para producir iones de aire y agua ionizada que son beneficiosos para las funciones de salud. aplicado Tiene amplias perspectivas de aplicación en alimentos, medicina tradicional china, textiles, viviendas saludables y otras industrias.
Referencias
[1] Jin Zongzhe, Ji Zhijiang, Liang Jinsheng, et al. Observación de la polarización espontánea de la turmalina china, 2003, 12 (2): 222-225.
［2］Jin Zongzhe, Ji Zhijiang, Liang Jinsheng et al. El efecto de la fotocatálisis activada por tierras raras en la purificación del aire interior. La quinta conferencia internacional sobre ecomateriales. Tokai University Pacific Center, Honolulu, Hawaii, EE.UU., 2001
[3] Jin Zongzhe, Wang Yi et al. Sinergimato funcional RE catalizado por fotoiones. J of rare Earths Vol., 2005, (12): 54
< p. >[4] Jin Zongzhe. Ambiente interior propicio para la salud, ver: Biblioteca Clásica de Desarrollo de Ciencia y Tecnología de China (Volumen 6 Beijing: China Archives Publishing House, 2006, 545)[5] Haunt A, Aerogel J. Un congreso de ingeniería de materiales superaislantes porosos y transparentes Patrocinado por: ASCE, Pucloby, ASCE, 1992: 398-403
［6］Jochen Fricke.Aerogels and its application.Journal of Non- Crystal Solids, 1992. , (3): 356-362
Minerales funcionales saludables y su aplicación
Jin Zongzhe
（Academia de Materiales de Construcción de China, Beijing 100024, China) p>
Resumen: El agua y el aire pueden producir iones con función saludable en virtud de los efectos catalíticos de los iones metálicos de minerales bajo la luz solar, la radiación terrestre y la radiación térmica. El artículo estudió rocas y minerales con función saludable, y los presentó brevemente. minerales con función depurativa, reguladora de la humedad y adiabática.
Palabras clave: minerales funcionales saludables, ion-aire, ion-agua, catálisis de fotones, materiales sinérgicos, efecto de limpieza, fumaterial regulador de la humedad.
p>