Pyro- und Piezoeffekt bei Turmalinkristallen

Eigenschwingung der Materie

Materie, gasförmig, flüssig oder fest, besitzt eine Eigenschwingung, die sie in Form von messbaren elektromagnetischen Wellen an ihre Umgebung abgibt. Diese Schwingungen unterscheiden sich bezüglich ihrer Wellenlänge. Deshalb sind besonders die Frequenzen von Kristallen und Mineralien interessant deren Wellenbereich mit dem des menschlichen Organismus übereinstimmt. Hinter dem abstrakten Begriff der „Schwingung“ verbergen sich rhythmische dynamische Prozesse, welche vom Atom bis in den Makrokosmos zu finden sind.

Der Edelstein Turmalin besitzt zusätzlich piezo- oder pyroelektrische Qualitäten, die bezüglich ihrer Stärke gegenüber anderen Kristallen besonders intensiv sind. Piezotechnik und pyroelektrische Anwendungen umgeben uns in unserem Alltag z.B. in Feuerzeugen, Bewegungsmeldern, Sensoren und Aktoren ständig. Der Piezoeffekt wurde bereits 1880 von den berühmten Brüdern Jacques und Pierre Curie bei Versuchen mit Turmalinkristallen entdeckt. Bei Ihren Studien fanden Sie heraus, dass bei mechanischer Beanspruchung (Druck; piezein = griech. drücken) des Turmalins auf der Kristalloberfläche elektrische Ladungen auftreten.

Der Piezoeffekt bei Turmalinkristallen

Der piezoelektrische Effekt beschreibt das Verhältnis von mechanischem Druck und elektrischer Spannung in fester Materie. Er ist somit die Fähigkeit eines Minerals Druck in elektrische Ladungen umzuwandeln.

Der Piezoeffekt zeigt sich bei dem Turmalin dadurch, dass bei von außen wirkendem Druck und daraus entstehender Verformung auf dessen Oberfläche elektrische Ladungen auftreten (direkter Piezoeffekt). Das wird dadurch wesentlich potenziert, dass Turmalin zu feinem Turmalinpulver zermahlen wird und dessen Ladungsoberfläche und Druck millionenfach erhöht ist. Umgekehrt sind Turmalinkristalle durch das Anlegen einer elektrischen Spannung verformbar (inverser Piezoeffekt). Der Piezoeffekt gilt in der Physik als Vermittler zwischen Mechanik und Elektrostatik (Die Elektrostatik beschäftigt sich mit ruhenden elektrischen Ladungen, Ladungsverteilungen und den elektrischen Feldern geladener Körper). Wird der Turmalin durch Druckeinwirkung verformt, entstehen eine Vielzahl mikroskopisch kleiner Dipole, die in ihrer Gesamtheit einen messbaren elektrischen Strom von 0.06 mA erzeugen. Diese entstehende Elektrizität wird auch als Bioelektrizität bezeichnet, da sie den Energieimpulsen in den Nervenbahnen verwand ist. Lebensprozesse bei Tieren und Pflanzen unterliegen bioelektrischen Abläufen. Die bioenergetischen Wirkungen des Turmalins werden seit Jahren in den USA bei modernen Multifunktionsprodukten erfolgreich eingesetzt. [Hinweis: Diese Datei wurde unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation veröffentlicht.]

nach oben

Der pyroelektrische Effekt bei Turmalinkristallen

Der Pyroeffekt - oder auch Pyroelektrizität, pyroelekrischer Effekt oder pyroelektrische Polarisation genannt - beschreibt die Fähigkeit eines Minerals, auf eine Temperaturänderung (griech. pyrein, pyro - brennen, ich brenne) mit Ladungstrennung zu reagieren und die von außen einwirkende Wärme in elektrische Ladungen umzuwandeln. Bei dem Turmalin als pyroelektrischem Mineral handelt es sich um einen Ionenkristall mit permanenter elektrischer Polarisation. Durch Temperaturänderung - Erwärmung oder Abkühlung - werden die gegenüberliegenden Kristallflächen der Turmaline entgegengesetzt elektrisch aufgeladen. Auch bei dem Pyroeffekt wird die Reaktionsfähigkeit durch die feinkristalline Struktur von Turmalinpulvers verstärkt. Diese Polarisationseffekte bei Kristallen der Turmalingruppe sind gerichtete Kräfte und bis in seine Mikrostruktur hinein messbar, die beim Erwärmen einen positiven analogen und einen negativen antilogen Pol bilden. Der pyroelektrische Effekt wurde erstmals bei Turmalin nachgewiesen und wie schon oben bei dem Piezoeffekt beschrieben ist, ist auch hier ein schwacher elektrischer Strom von 0.06 mA messbar. [Grafik © TurmalinaVitalis]

nach oben

Physikalische Eigenschaften von Turmalinpulver

Die oben beschriebenen piezoelektischen und pyroelektrischen Eigenschaften von Turmalinkristallen werden durch das langsame Feinmahlen aufgeschlossen. Schwarzer Turmalin (Schörl) wird dabei hauptsächlich eingesetzt, da er gegenüber von Rubellit oder Liddicoatit kostengünstig ist. Durch die feinkristalline Struktur des Turmalinpulvers wird die Wirkung bzw. die Reaktionsfreudigkeit um ein Vielfaches verstärkt. Es handelt sich dabei je nach Verwendung und Einsatz meist um Korngrößen von 0,074 mm. Bei dem erzeugten Turmalinpulver geht die kristalline polare Struktur des Turmalins (ein analoger und ein antiloger Pol am Kristallende) nicht verloren. Im Gegenteil: es werden durch das Feinmahlen Millionen von Mirkoturmalinkristalle erzeugt und die Reaktionsfähigkeit der Kristalle deutlich potenziert. Bei diesen Prozessen emittiert Turmalin Negativ-Ionen-Strahlung und die langwellige Infrarot-Strahlung (FIR - Tiefenwärme). Die den heutigen wissenschaftlichen Anforderungen entsprechenden internationalen Studien zeigen in ihrer Gesamtbetrachtung, dass die untersuchten Turmalinpulver mit Annahme der Korngröße hin zu Turmalin-Nano-Pulver von 400-500 nm bis 80-90 nm erhöhte Negativ-Ionen-Strahlung bzw. Tiefen-Infrarot-Strahlung abgeben. Aus einem Turmalin-Einzelkristall werden also durch das Zermahlen einige Millionen Mikrokristalle mit feinkristalliner Struktur und entsprechender millionenfacher Mikrooberflächenladung erzeugt. Durch mechanische Beanspruchung, durch Temperaturschwankungen, Erwärmung und Abkühlung, werden die gegenüberliegenden Flächen der pulverisierten Turmalinkristalle entgegengesetzt elektrisch aufgeladen. Dadurch kommt es zu Emissionen von langwelliger Tiefenwärmestrahlung und Negativ Ionen. [Grafik © TurmalinaVitalis]

nach oben