1.充氢3分钟,续航850km!丰田:电能只是过渡,氢能才是未来!

2.刚玉(红宝石、蓝宝石))Corundum

3.人类重返月球有什么实在的意义?

充氢3分钟,续航850km!丰田:电能只是过渡,氢能才是未来!

2030铂金价格_2020铂金价格

随着冬季的到来,电动汽车车主开始迎来了难题,很多车主都吐槽自己的电动汽车续航大幅缩减,电池充不满,掉电非常快,标称的续航直接打6折,如果开暖风更是掉电明显。原本500KM的NEDC续航,能够跑250KM就不错了,再加上长达1小时的充能时间,很多车主戏称电动汽车一到了冬天就变成了“电动爹”。

那么有没有电动汽车的替代方案呢?丰田用氢燃料汽车给出了答案。

早在1992年,丰田就开始氢燃料电池汽车的研究,直到20年后的2014年,丰田20年磨一剑的氢燃料电池汽车第一代“?Mirai”在日本全球首发。“Mirai”寓意未来的意思,这表明丰田认为这款车才是代表未来的车型。这款车在全球共售出了1万台。

去年,丰田又推出了第二代的Mirai,这款车与雷克萨斯LS同平台打造,但价格却比LS便宜的多,动力方面可以输出134kW(182PS)的最大功率和300N·m的峰值扭矩,最高时速更是达到了175km/h。这款车分为两种续航版本,高续航版本可以实现充氢三分钟,续航850KM。此外,这款车还可以连接家庭电器输出最高9000W的电源输出,简单来说可以负载2-3台空调。

Mirai目前已经在美国和日本上市,关于氢能源汽车,网络上有很多的质疑和误解,今天我们就来通过丰田Mirai这款车,聊聊氢燃料汽车到底是不是未来。

Mirai卖多少钱?

第二代Mirai率先在日本本土和美国地区上市,未来将会全球发售,很多人关心氢燃料汽车的价格,第二代的Mirai其实官方售价比较高,在日本是710-805万日元(折合人民币44.5-50.5万元),但是日本政府给这款车提供环保车减税、环保绩效折扣、绿化补贴和CEV补贴,加起来补贴后的价格是36.05-42.06万,在美国的售价为4.95-6.60万美元(折合人民币32.3-43.1万元)。很多人觉得价格依然偏高,但是要知道这款车是和雷克萨斯LS同平台打造的,这款车长宽高分别为4975/1885/1470毫米,轴距2920毫米,是一款中大型车,其售价比雷克萨斯LS还是要低一点。而且从外观内饰来看,Mirai是一款豪华感比较强的车型。

另外,在美国你也可以选择租用这辆车,入门车型月租价格为499美元(3260元)起。并且,购车和租车的用户都可以获得六年免费氢气燃料或1.5万美元(9.8万元)现金补贴。如果你选择现金补贴,相当于以22,5万元的裸车价格买到这样一款中大型的氢燃料汽车,这个价格可以说是相当良心了。

到哪去加氢?

那么很多人就要问了,我买了这款车到哪去加氢呢?其实在日本的全境,和美国的西海岸,加氢都是比较方便的。日本本土有超过133座加氢站,全国各个主要大城市都有,数量位居全球第一,而美国有87座加氢站,而截至今年11月,中国共建有加氢站104座,超越德国,位居全球第二。按照《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》预测,2025年中国将建成200座加氢站,2050年,加氢站数量将超过1万座。

氢燃料汽车行驶成本多少?

氢燃料汽车使用成本高不高呢?丰田Mirai有三个储氢罐,一共可装载5.6kg氢气,根据最新的数据,日本的氢燃料目前每千克的售价是71元人民币,每公里的成本大约是0.46元,基本上和国内的汽油车差不多了。而且比日本的汽油车使用起来要便宜点,因为日本的汽油价格目前高达130.8日元,相当于8.2元人民币,比国内的油价贵了差不多50%,在日本开氢燃料汽车,是比开汽油车更便宜的。

另外,丰田对于美国的Mirai提供三年免费保养,和10年24万公里的免费保修,对日本国内的Mirai提供5年10万公里的免费保修,非常类似于雷克萨斯,从使用成本来说,在日本开Mirai要比燃油车更划算。

氢能到底安不安全?

氢气的安全性问题,也是一个争议非常大的问题,很多人说氢燃料汽车就是小型氢弹,还有人说氢气不稳定非常容易爆炸,其实都是反智言论而已。氢弹要是这么简单,为什么印度至今还在苦苦研究?

实际上,如果在开阔地带,氢气要比汽油更安全,第一点是因为Mirai上的氢气都是储存在由碳纤维和凯夫拉材质制成的储氢罐里,这种储氢罐可以抵挡手枪的子弹,里面的氢气很难外泄。第二点是这款车有着比较完善的安全措施,车辆着火的情况下,有止逆阀式的易熔塞泄压阀会迅速排出氢气。第三点是氢气的密度低?逸散速度更快,不会沉积,不易形成可爆炸的气雾,一旦泄露马上会上升,只要通风良好,一般不会爆炸。且其泄露能量和爆炸当量较低,氢气的爆炸能量是常见燃气中最低的,仅为汽油气的1/22。

日本曾有实验室进行过一次“着火”实验,测试了汽油车在漏油和氢燃料电池车在漏气的情况下的安全性,汽油车很快就猛烈燃烧,而氢气则是在车顶上方燃烧,不会烧到车辆,而且一分半钟以后,火焰就熄灭了,足以可见氢气的安全性。

丰田的氢燃料汽车已经在美国上市,要知道美国人是最惜命的,别克GL8禁售、大众在美国根本不敢减配,如果安全性很差,Mirai有可能获得上市许可吗?

氢气从哪里来?

那么这些氢气从哪里来呢?是不是要花费电能制氢,再把氢气转化为电能,是不是脱裤子放屁多此一举呢?其实氢气的来源有很多种。

第一种是工业副产品,我国炼焦企业、钢铁厂和氯碱工业每年都会副产数百万吨氢气。第二种是可再生能源制氢,比如说用太阳能、风电、水电制氢,因为低谷期的电能是用不完的,如果不用也是白白流失了,不如用来制氢把这些能量保存下来。第三是利用化学能源制氢,比如说煤和天然气裂解制氢,这种制氢方式的成本并不高。

氢燃料汽车这么好,为什么其他车企不做?

目前在研发氢燃料汽车的只有丰田、本田、现代以及宝马,为什么其他车企不跟进呢?

原本就是这玩意研发太难了,丰田搞了20年,才能做出如今的Mirai,研发氢燃料汽车相当于换了一个赛道,之前在燃油车和电动车上的技术积累基本上成为了废纸,对于很多车企来说一是资金成本太高,二是大企业往往就是转身较慢。

而日本则非常有忧患意识,因为日本90%的石油需求依赖进口,在这样的情况下,发展新能源成为了必然,而日本四面环海,最不缺的就是水资源。也就是在这样的情况下,日本在近30年前就开始了氢燃料汽车的研究。

氢燃料汽车的发展还有哪些障碍?

目前,组织氢燃料汽车普及最大的障碍,其实不是安全、不是制氢成本、也不是使用成本,而是氢气的运输和存储,这才是氢燃料未能大规模普及的最重要的原因。

目前主要是高压气罐、液态罐以及固体罐三种方式运输氢气,但是这种方式要么运输的数量有限,要么运输成本比较高,都难以大规模普及,因此日本的加氢站很多都是采取现场制氢、储氢,不存在运输过程。但是这样做也会存在建造加氢站成本过高的问题,建造一座于200公斤的加氢站往往成本都在1000万元以上。

但是一旦氢气的储存和运输问题解决,氢气的发展将会顺利的多,至于氢气的制取成本和氢燃料汽车的制造成本,都会因为规模化而不断降低。根据预测,到2025年,氢气售价要降低到28元/kg。

而很多人担心的,氢气需要使用贵金属铂作为催化剂的问题,目前铂金催化剂发展趋势是低铂和无铂路线,本田的Clarity单车催化剂所需的铂已经降至10g左右,未来氢燃料汽车将只需要3-8克的铂,和柴油车尾气净化催化剂的使用量相当。

尽管目前,氢燃料汽车依然存在制造成本较高、加氢站较少等这样那样的问题,但是氢燃料汽车无疑将会为我们提供一种替代方案,相比将全部的鸡蛋都放在电动汽车的篮子里要强得多,并且,氢燃料技术一旦突破,其发展潜力要远高于电动汽车。未来的一段时间,电动汽车和氢燃料汽车将会处于互补状态,电动汽车用在乘用车,燃料电池用于商用车。

我国目前也在悄然布局氢燃料电池领域,按照《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》和《“十三五”国家科技创新规划》,2030年,我国要建成1000座加氢站,燃料电池车辆保有量要达到200万辆,2050年,要建成超过1万座加氢站,氢能和电能究竟谁才是属于未来的能源,不出20年便能见分晓,我们不妨拭目以待。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

刚玉(红宝石、蓝宝石))Corundum

红宝石、蓝宝石与钻石、祖母绿、金绿宝石一样,是最名贵的宝石品种之一。红、蓝宝石是宝石级的刚玉。刚玉主要化学成分为Al2O3,是具有三方对称的矿物晶体。

刚玉的英文为corundum,源自印度语kurand或kuruvinda,是矿物名称,当年指颜色不纯的刚玉;也有人认为来自泰米尔语kurundum和梵文kuruvinda,意为红宝石。

红宝石的英文ruby,源自拉丁语ruber,意为“红色”,我国古代曾译为“剌子”等。在梵语中,红宝石还有许多溢美的名字,如ratnaraj(宝石之王)、ratnanayaka(宝石之冠)等,说明当时印度民族对它十分珍爱。蓝宝石的英文为sapphire,来自拉丁化的希腊词sapphires,是蓝色的意思。中国古代也称蓝宝石为“瑟瑟”或“萨弗耶”,后者是英文的音译。

中文的红、蓝宝石名称是根据其颜色得来的。我国元代陶宗仪著的《辍耕录》中有红雅姑、青雅姑、黄雅姑、白雅姑之说,有人认为可能是指红、蓝、黄、白色刚玉宝石。雅姑是阿拉伯语宝石的音译。此外,我国古代文献中,还有“光珠”、“映红”、“映青”等词,指红色或蓝色的宝石,其中就包含刚玉质的红、蓝宝石。

红、蓝宝石质地坚硬,其硬度仅次于钻石。红宝石颜色鲜红、美艳,为红色宝石之冠,亦为有色宝石之首。蓝宝石颜色湛蓝,或如雨后天空一样清新辽阔,或像大海一样宽广深邃,也堪称蓝色宝石之王。因此红、蓝宝石历来深受人们的喜爱,作为饰品的历史很悠久。我国清朝官员的“顶戴”中,亲王至一品官用红宝石,而三品官用蓝宝石,客观地反映出它作为权贵、富有的象征以及人们对它的青睐。现今,世界各地都把红宝石作为7月生辰石和结婚40周年(红宝石婚)的纪念石,象征爱情、热情和品德高尚,人们又称其为“爱情之石”;蓝宝石为9月生辰石及结婚45周年(蓝宝石婚)的纪念石,象征忠诚和坚贞。

一、刚玉宝石的基本特征

矿物名称:刚玉

化学成分:理论化学式Al2O3,可含多种类质同象杂质或机械混入物。类质同象成分,尤其是替代Al的铁族元素,如Cr、Fe、Ti、V、Co等对宝石的颜色有重要影响,而类质同象分解出溶物——丝状体以及指纹状、羽状等气、液包裹体对刚玉宝石的净度、透明度影响较大。

晶系及结晶习性:刚玉属三方晶系,常呈柱状、桶状、腰鼓状、双锥状、板状晶形(图16-1-1),并可见聚片双晶。

光学性质:刚玉可呈现多种颜色,除红、蓝色外,还有黄、紫、橙、绿、褐、灰及黑、无色者。刚玉呈现彩色主要是由于Cr、Fe、Ti、V、Co、Ni等铁族色素离子取代Al所致。表16-1-1列出了部分彩色刚玉的着色离子及含量。某些蓝宝石还有变色效应,如泰国、缅甸和斯里兰卡的变色蓝宝石,日光下呈带灰色调的蓝-绿色或蓝紫色,白炽灯下为紫红或紫色,变色是由于含微量的Cr、Fe和Ti所致;而坦桑尼亚Umba河谷的变色蓝宝石(及维尔纳叶法合成的变色蓝宝石)则是含V导致变色效应的。

图16-1-1 刚玉的理想形态

上行为单晶;下行为双晶:左图双晶面∥( ),右图双晶面∥(0001)

刚玉为玻璃光泽或亚金刚光泽(抛光好时);透明至不透明;一轴晶负光性;折射率No:1.767~1.771,Ne:1.759~1.763;双折射率0.008;色散0.018。多色性中等到强,不同产地或同一产地不同品级的同一宝石品种,多色性色调、强度可能不同。一般红宝石为紫红—橙红,蓝宝石为紫蓝—绿蓝或蓝绿,**蓝宝石多色性弱。

刚玉宝石的发光性变化较大,既与刚玉中类质同象成分的种类、含量有关,也受固态包裹体(包括次生蚀变物)的种类、分布的影响。通常长波(366nm)、短波(254nm)紫外光下红宝石呈弱、中等到强的红或橙红色荧光,但短波下荧光往往更弱。蓝宝石一般不发光,个别产地(柬埔寨、澳大利亚、泰国等)的蓝宝石和绿色蓝宝石可见弱白垩状的蓝到绿色荧光,而斯里兰卡和美国蒙大拿产的含Cr蓝宝石也见带粉红色调的红色荧光。X光下也多呈无或中等到强的红或橙红色荧光。

表16-1-1 刚玉中所含杂质与颜色的关系

红、蓝宝石各品种由于Cr、Fe、V等色素离子含量不同,吸收光谱有明显差异。红宝石特征吸收线是692.8nm和694.2nm的双线(荧光线)及668nm和659.2nm的吸收线,附带吸收线有468.5nm(弱)和475nm与476.5nm的双线。某些紫红色者,尤其是泰国的,还有铁线,在451.5nm、460nm和470nm。蓝宝石特征吸收为451.5nm的铁线,热处理过的斯里兰卡蓝宝石无此铁线,澳大利亚、泰国、柬埔寨和尼日利亚的暗蓝色品种还可能附带460nm和470nm的弱线,合成蓝宝石无或仅有451.5nm弱线。富铁的**蓝宝石有特征的451.5nm铁线,而含铁少者(如斯里兰卡产的),铁线弱或无;热处理过的**蓝宝石,只见400nm~450nm的完全吸收带。焰熔法合成的**蓝宝石主要由Ni致色,在约455nm处仅见弱吸收线,但若含铬,也可见铬线。橙色蓝宝石,如坦桑尼亚Umba产的,可呈现Fe和Cr的吸收线;斯里兰卡产的则无Fe吸收线。焰熔法和Chatham助熔剂法合成的橙色蓝宝石是Ni、Cr联合致色,也无铁线。绿色蓝宝石由Fe或Fe和Ti联合致色,可见铁吸收线;焰熔法合成品由Co、V和Ni联合致色,无铁线,却有500nm、530nm、635nm和690nm处的吸收线。变色蓝宝石呈典型的红宝石型Cr和Fe吸收线谱;焰熔法合成品见473nm的钒吸收线,并有以580nm为中心的宽吸收带及690nm的荧光线。

刚玉宝石可见星光、猫眼及变色等特殊光学效应。六射星光较常见,偶尔可见十二射星光。星光的产生是由于宝石中有大小和数量合宜的出溶丝状体,通常是金红石,也有赤铁矿、钛铁矿,沿刚玉的{ }或{ }平行排列,并被切磨成弧面型,则在宝石顶面会呈现六射星光。如果丝状体既有沿{ }平行排列的,又有沿{ }平行排列的,则可显十二射星光。若丝状体只沿一个方向平行排列,垂直丝状体的延长方向就会显猫眼效应。刚玉质宝石的变色效应是由于含微量的Cr、Fe、Ti或V所致。

力学性质:刚玉摩氏硬度9;密度 。无解理,常有底面或菱面体方向的裂理,断口贝壳状或不平坦状。大多数裂理是由于出溶的杂质矿物,沿特定面网分布引起的,如美国不同矿山的刚玉表现为出溶的页片状一水软铝石沿菱面体面网方向分布引起菱面体方向裂开,而泰国Chanthaburi的黑星光蓝宝石则是出溶的赤铁矿分布于底面面网间引起底面裂开。当然也有由于双晶效应引起的裂开。

刚玉耐高温、难熔,熔点2000~2030℃,沸点2707±60℃。热导率0.0600~0.0834cal/cm℃s),高于尖晶石、石榴子石、黄玉等,比钻石低,约相当于钻石的1/35~1/70,因此热导仪也是鉴定刚玉宝石的有效工具之一。

刚玉宝石具有较高的化学稳定性,耐普通酸、碱侵蚀,但微溶于煮沸的硝酸或热至300℃的磷酸;易溶于800~1000℃的硼砂或400~600℃的亚硫酸氢钾。

显微特征:主要指其中复杂的包裹体,包括矿物晶体、色带、气液包裹体、微裂纹等。红、蓝宝石中常见的矿物包体达十几种,如金红石、锆石、刚玉、尖晶石、石榴子石、云母、钛铁矿、赤铁矿、方解石、磷灰石等;此外,还常见色带或不规则色斑以及指纹状、羽状气液包裹体。红宝石微裂纹也常见,正如俗话所说“十红九裂”。不同产地的红、蓝宝石往往会有自己特有的包裹体或包裹体组合,对于鉴定红、蓝宝石,乃至区分产地具有重要意义,但应用时也要谨慎,注意自然界情况的复杂性。合成刚玉宝石具有不同于天然宝石的包裹体特征,如弯曲的色带(焰熔法、提拉法)、籽晶、铂金或铜合金片、残余熔剂、气泡等,可以作为与天然宝石区分的依据。

缅甸红宝石最典型特征包体是金红石丝状体,它们和其他尖晶石、刚玉、磷灰石、锆石等自形或浑圆的晶粒一起出现,或共同构成的密集云雾并组成独特的图案,还常见六角形的色带和“糖浆”状的旋卷图案,聚片双晶发育,可见平直排列的百叶窗式双晶纹,极少见指纹状和羽状包裹体。缅甸蓝宝石也含密集云雾状金红石丝状体,可显星光效应,有时与赤铁矿、钛铁矿等丝状体分布方向成30°交角,可显十二射星光,但其他矿物包体少,富含次生液态包裹体,色带不发育。

斯里兰卡红、蓝宝石中,金红石细长、稀疏,无云雾状特征。经热处理后会全消失。还有指纹状、羽状、蛛网状、似筛网状等液态包体及由高突起的两相包裹体并呈主晶的双锥状形态的负晶。客晶可有锆石、云母、磷灰石。最重要的固态包裹体是布满细小张裂隙晕圈的锆石。绝大多数斯里兰卡宝石颜色不均匀,可在较大范围局部出现无色区。其蓝色宝石的核部常无色,蓝色集中在靠近晶面部位(有时仅集中于一薄层)。

泰国和柬埔寨产的一些红宝石来自两国边界的同—矿床,聚片双晶发育,具平直的色带和生长纹,无金红石丝状体,其他矿物包体也少,常见指纹状包体。这些指纹状包体可被白色针状一水软铝石切过,并分割出一些旗帜状图案。一些液态包裹体围绕在负晶或不透明包裹体周围,形成“土星光环”或称“圆盘”。这种“土星”指纹体在热处理后会因晶体熔成玻璃质,并将一些气体冻结在被玻璃充填的表面上,被误认成原生的熔融包体。“土星”中客晶可以是铁铝榴石、磷灰石、磁黄铁矿、斜长石、橄榄石或辉石。

泰国蓝宝石肉眼可见参差不齐的色带,矿物包体集中在蓝色色带中,可反射乳状光,特征客晶有锆石、长石和磁黄铁矿。可见相对较粗的指纹状和羽状包裹体,形成弯曲、折叠的图案。

柬埔寨的拜林蓝宝石色纯、均匀,特征客晶是烧绿石和斜长石;小液滴及逗号状的包裹体沿主晶的生长构造排列;在指纹体周围有带红色或褐色色斑的液体。

克什米尔蓝宝石丝绒般的华贵感觉是由于内部很细的沟或空管组成的雾状包裹体反光。其特征包体还有电气石、熔蚀状长石、锆石、沥青铀矿、色带和尘状微粒。

澳大利亚蓝宝石大多呈深蓝—黑蓝色,含尘状熔融包裹体、指纹状包裹体、铌铁矿、辉石、锆石等晶体并有明显的色带是其重要特征。包裹物中有的像彗星的尾巴。

美国蒙大拿蓝宝石颜色漂亮,尺寸小的无色带,特征矿物包体有石榴子石、尖晶石。

中国山东蓝宝石与澳大利亚蓝宝石类似,包裹体特征是含多种类型共存的熔融包裹体及锆石、长石、云母、铌钽铁矿等矿物。

泰国、澳大利亚及我国山东产的蓝宝石中也可有缅甸蓝宝石中的两类丝状体。

其他色彩的蓝宝石中也有与同产地的红或蓝宝石中类似的包裹体特征。

二、刚玉宝石的类型

刚玉质宝石分成红宝石和蓝宝石两大类。

(1)红宝石:国际有色宝石协会(ICA)规定以红色为主色的刚玉质宝石称为红宝石,包括鸽血红、紫红、橙红、褐红、粉红色及含其他色调成分的红色者,都是红宝石。命名时就称红宝石,不必加形容词。色调深浅、纯度如何属于具体描述的范围。

(2)蓝宝石:除红宝石之外的所有刚玉质宝石均属蓝宝石。蓝色之外的蓝宝石,命名时要加颜色前缀,如**蓝宝石、紫色蓝宝石、橙色蓝宝石等。

具有特殊光学效应,如星光、猫眼、变色效应的红、蓝宝石,命名时也用前缀或后缀限定,如星光红宝石、星光蓝宝石、变色蓝宝石、红宝石猫眼。

刚玉质宝石的品种划分上,颜色是第一层次,特殊光学效应是第二层次。一般分到第二层次即可。命名时宜简单,描述则应具体。一些红、蓝宝石在主色调中出现的其他色调变化,可在描述中具体阐述,如黄绿色、蓝紫色等。

三、刚玉宝石的评价

刚玉属有色宝石,其评价从以下几个方面来考虑,有人将它归纳为“4C”加“1T(透明度)”。

(1)颜色:红宝石首推鸽血红,其次是玫瑰红、粉红;蓝宝石首推矢车菊蓝,其次是深蓝、浅蓝,然后是艳丽的绿色、**;色调不能过深,也不能过浅,颜色越纯、越饱和越好。

(2)透明度:包括净度。包裹体越少、越小,透明度越高,色彩越纯,越明亮或越鲜艳越好。刚玉宝石的包裹体多于钻石,净度分级只在肉眼下对比包裹体大小、多少和分布即可。

(3)切工:除顶底比例,台面大小要求比钻石切工放宽之外,不漏光又有完美对称性、规整性和光洁性等要求与钻石是一致的。闪光程度和对称程度与原石质量、形态等有关。红、蓝宝石常有随形切工的成品。为保克拉重量,力求闪光好就成。评价时,要考虑每个产地宝石独特的瑰丽性和相应的稀有程度,不应把粒重放在首位。

(4)重量:其他条件相同时,红、蓝宝石重量越大,价值越高。总的说来,红宝石比蓝宝石稀少,需求也大,不小于0.3ct就可以单独做戒面,超过5ct的罕见,而蓝宝石则要0.5ct以上。

具星光效应的红、蓝宝石主要看星光是否清晰完美。优质的应星光明显、星线交点居中、均匀、无断缺的星线,其次考虑颜色、透明度等。

四、合成刚玉宝石、优化处理刚玉宝石及刚玉宝石的仿制品

目前,合成红、蓝宝石的方法较多,除了焰熔法,还有提拉法(丘赫拉斯基Czochraski法)、熔区法、水热法和助熔剂法。合成的红、蓝宝石品质优良,尤其是助熔剂法和水热法,合成条件最接近于自然界的生长条件,因此,用这些方法合成的各种宝石晶体在外部特征及所含包裹体等都与天然宝石晶体相似,几乎可以以假乱真。这些方法的合成品与天然宝石的区分即使在专业鉴定人员面前也是不易解决的难题。

目前红、蓝宝石改善方法有:加热、扩散、辐照、染色、充填、覆膜等。

热处理,或称焙烧处理,属优化方法。在远低于刚玉熔点的温度下对其加热,以改变红、蓝宝石的颜色(去除杂色、邪色,提高、固化优质颜色)、增加其净度(去除瑕疵、提高透明度)。

95%以上的红、蓝宝石都经过了热处理。在热处理时,若单纯加热,往往需要在较高的温度下焙烧才能获得颜色的改善,且有时颜色带灰色调。目前一般是在一定的氧化或还原气氛下加热,达到需要的效果。缅甸、越南的带粉红、紫或蓝绿杂色调的红宝石焙烧可得到较纯正的鲜红色并产生明显的星彩。中国山东昌乐蓝宝石,晶体大,但色偏黑、偏灰绿,且透明度较差,热处理可以得到颜色较好的蓝色蓝宝石,但达到纯正的完全不带灰色调的处理效果还需要改进工艺技术。帕德马蓝宝石(红紫色与粉橙色)也可以经过热处理得到。斯里兰卡的“久达”刚玉(半透明乳白色刚玉)经加热可得到蓝色蓝宝石。

扩散(渗透或称表面渗透):一种化学处理方法。将无色或浅色蓝宝石埋在粉末状着色剂中,在坩埚内加热以改善宝石表层的颜色。其价格是天然品的1/5~1/10。刻面成品可以通过浸没法观察棱(深)面(浅)的颜色差异与天然品区别。

辐照:采用γ射线、X射线,高能电子、中子、质子等高能粒子照射宝石,从而改变宝石颜色的处理方法。有时辐射与加热配合进行。辐照处理的宝石普遍存在两个问题:一是颜色不太稳定,容易褪掉;二是经放射性辐照后,会残留对人体有害的放射性,要放置一段时间(3个月至半年),待残余放射性剂量衰减到人体可承受的程度,方可投放市场。

染色:将染色剂和宝石一起在水中煮,以加深或改变宝石颜色的处理方法。该法历史悠久。红宝石常用此法处理。因为红宝石裂多,易于染色。斯里兰卡人将一种浅**蓝宝石与一种树皮、树枝一起在水中煮,可使该宝石变成金**,然后加蜡形成保护层。染色宝石的特点是:只在裂隙中颜色较深、浓、而鲜艳,远离裂隙则会出现未染色时宝石的原色。有经验的鉴定人员在放大镜下极易识别此特征。

充填:是将石蜡、油、合成树脂等折光率与宝石相近的物质注入裂隙、裂纹明显的宝石中,以提高宝石净度、消除因裂隙造成的光线折射不均等现象的处理方法。并往往同时注入染料以改色。主要用于裂隙多的红宝石。易于鉴别。

覆膜:在宝石表面涂一层有色物质以改变宝石表面颜色和表面性质的处理方法。红、蓝宝石用的不多。我国市场上曾出现过无色星彩蓝宝石外涂红色塑料冒充星彩红宝石的个例。

诱发或改变包裹体:应用电蚀、热处理等方法改变宝石包裹体,以改善宝石颜色的方法,也可归之于热处理。如我国山东蓝宝石的热处理就是使原黑色包体经氧化而达到宝石退色的。维尔纳叶法合成的红、蓝宝石经热处理产生裂隙,当裂隙达到宝石表面时,可用此法在该裂隙中产生“指纹”状包裹体,以假冒天然红、蓝宝石(二度处理焰熔红、蓝宝石)。

上述优化处理方法常用的是加热和扩散,其他应用较局限。而诱发或改变包裹体方法的产品容易达到以假乱真(以合成宝石冒充天然宝石)的目的,正逐步得到推广,其产品在国际、中国香港、台湾及中国大陆珠宝市场上都可以见到。消费者购买时应当心。红、蓝宝石的仿制品主要是玻璃和合成立方氧化锆,它们与红、蓝宝石在偏光性、折射率及密度等物理性质上区别明显,容易区分。

五、刚玉宝石的鉴定

1.与外观相似的其他品种宝石的区别

原石可以借助刚玉的晶形或结晶习性、硬度、裂理或断口特征与其他种类宝石原石区分;对于那些没有任何结晶习性保留的刚玉砂、砾石,还可以通过密度、导热性来鉴别。对于成品戒面或琢件,主要靠光学常数,如折光率、多色性和密度来鉴别。与红宝石颜色易混的有红色尖晶石、石榴子石、锆石、电气石、绿柱石、玻璃等,与蓝宝石颜色相似的有蓝色尖晶石、电气石、坦桑(黝帘)石、堇青石、黄玉、绿柱石、玻璃等,还有合成的钇铝榴石( YAG)、立方氧化锆(CZ)、稀土玻璃等,这些宝石的光学和力学性质常数都列于附表2,区分它们基本可以通过其间不同的物性参数来实现。对于个别物性参数与刚玉相似或部分重叠的品种,如某些红色石榴子石与刚玉折射率和密度相近,可用偏光性、多色性、荧光和导热性来区分。总之,对于刚玉质宝石与其他种类宝石的区别,综合使用其物理性质,一般总能筛选出某项或某几项可靠又简便易行的观察测试方法。

2.天然与合成刚玉质宝石的区别

刚玉质宝石的合成已有多种方法。由于天然与合成品都是刚玉,物理性质相同,所以,区分天然石与合成品主要靠包裹体和微(痕)量元素等特征。放大观察包裹体中客晶的种类及组合以及生长色带或条纹的特征是极为重要的。表16-1-2列出了天然刚玉宝石和主要合成品的区别特征。

表16-1-2 天然刚玉宝石和主要合成品的区别特征

3.天然刚玉质宝石与处理品的区别

用于红、蓝宝石改善的方法主要是热处理、扩散处理和染色。单纯热处理过的宝石可以作为天然品出售而不必特殊说明,借包裹体的变化可以判别热处理迹象,并在净度评价时参考。扩散处理者应在出售时声明。鉴别扩散处理品主要利用浸没法,即将待鉴定宝石浸没水(或其他液体)中,观察棱和刻面上的颜色差异。若棱比刻面的颜色深,则说明其极可能是扩散处理的。这种浸没法也用于区别天然石和合成品的生长层纹特征。染色处理的比较好鉴定,可以利用放大观察颜色是否主要沿裂隙分布。

六、刚玉宝石矿床类型、产状、产地简介

红、蓝宝石矿床成因可以分为岩浆型、伟晶岩型、变质型和砂矿几种类型。

1.岩浆型

主要是产于碱性玄武岩等基性火山岩中的红、蓝宝石。刚玉在地壳深部结晶,然后被玄武岩浆喷发带到地表。世界各地蓝宝石大多是这种成因,如我国产的蓝宝石(包括山东、海南、福建等地的矿床或矿点)、澳大利亚新南威尔士州的蓝宝石(其产量占世界蓝宝石产量的50%以上);有些产地还兼产红宝石,如我国海南、泰国、柬埔寨、老挝、越南等。

美国蒙大拿州约戈谷蓝宝石矿床是惟一的碱性-基性煌斑岩型矿床。蓝宝石晶体表面往往有一层细粒镁铁尖晶石,表明刚玉是在岩浆结晶早期从岩浆中晶出,随岩浆迅速上涌,Al2O3与镁、铁质一起形成尖晶石浮生于刚玉上。

澳大利亚哈茨山红宝石矿床是惟一的斜长杂岩体中的岩浆-变质过渡型矿床。在地壳深部形成的红宝石被斜长岩带到浅部呈斑晶或巨晶分散于岩体中;岩体侵入就位后受褶皱、变形,矿物再结晶时,红宝石也再结晶、长大,从而形成所见的颜色极好的板状晶体。

2.伟晶岩型

坦桑尼亚翁巴塔尔红、蓝宝石矿床是典型的伟晶岩型矿床。刚玉产在奥长伟晶岩中,以橙红色的著名,还有天蓝—绿、天蓝—灰、褐黄、褐色者。

3.变质岩型

又可以分为区域变质型、接触交代型和热液蚀变型。这种成因类型在刚玉宝石矿床中曾是最重要的,产量最大,现在产量已退居岩浆型之后。

(1)区域变质型:最著名的缅甸抹谷红(蓝)宝石矿床即属这种成因类型。它产于邻近花岗岩的大理岩中。过去曾被认为是矽卡岩型矿床,后来研究表明,红、蓝宝石是随着石灰岩变质成大理岩时,由石灰岩中的Al2O3富集结晶而成,与后来的花岗质岩浆活动无成因联系。抹谷红宝石自古以鸽血红品种著称,20世纪30年代又以星光蓝、红宝石闻名,一般是1~10mm的短柱,有时可达5cm。同此类型的还有阿富汗哲格达列克红宝石矿床;类似此类型的有俄罗斯帕米尔地区及巴基斯坦罕萨红宝石矿床。

斯里兰卡、美国及我国新疆还有产于片麻岩、片岩中的区域变质型红、蓝宝石矿床。我国新疆阿克陶县的红、蓝宝石分布在矽线黑云斜长片麻岩或变粒岩中,刚玉被包裹于矽线石等富铝贫硅矿物中,颜色以紫蓝色、灰色为主,少数呈淡紫、紫红等色。

(2)接触交代型:斯里兰卡康迪山等蓝宝石矿床属此类型。矿体位于正长岩与大理岩的内接触带,即正长岩体中。晶体为双锥、桶、柱状,蓝色、天蓝绿色等(无黑色、褐色者),是世界上优质蓝宝石及彩色蓝宝石(帕德马刚玉)的主要产区。

著名的克什米尔蓝宝石矿也属此类型。矿床产于花岗伟晶岩与白云岩化灰岩的内接触带(蓝宝石产于伟晶岩的长石中)或双交代的阳起石-透闪石带或伟晶岩与云母片麻岩接触带,刚玉被被认为是气成热液与伟晶岩等反应时,交代长石而形成。晶体长达几厘米,产天蓝、蓝、紫、绿、橙、黄等色蓝宝石。其中蓝中略带紫的“矢车菊”蓝宝石最负盛名,是克什米尔蓝宝石的代表。某些晶体核部无色,仅在靠近晶体表面才呈蓝色。

(3)热液蚀变型:坦桑尼亚坦噶城和俄罗斯乌拉尔地区的红、蓝宝石矿床属此类型。矿床产于蚀变超基性岩体内。刚玉形成在云母和斜长石组成的岩脉中,为热液蚀变产物。类似的还有美国北卡罗来纳州“刚玉山”等刚玉岩脉和非洲南非等国以及印度和我国青海、安徽的红、蓝宝石矿床,刚玉产于蚀变超基性岩体或其边缘接触带上。我国青海的是在刚玉云母斜长岩扁豆体中,刚玉多为深玫瑰红色,有时呈蓝色,或晶体内部为蓝宝石,外部为红宝石,半透明;安徽的则产于刚玉黑云斜长岩脉或扁豆体中,晶体为浅紫—玫瑰红色。

4.砂矿

由于刚玉有相当大的稳定性,因而常常富集于砂矿中。砂矿是优质红、蓝宝石的主要来源,经济价值比原生矿重要得多。上述各种成因类型原生矿都有相应的次生砂矿。砂矿有残积、坡积和冲积等类型。

迄今,进入国际市场的红、蓝宝石来自以下国家:缅甸、泰国、柬埔寨、克什米尔、巴基斯坦、斯里兰卡、澳大利亚、美国、纳米比亚(不透明的红宝石)、哥伦比亚(蓝宝石和紫罗兰色蓝宝石)、日本(透明晶体)、苏格兰(蓝宝石)、坦桑尼亚(红宝石和装饰石)、津巴布韦(各色蓝宝石和黑色星光蓝宝石)、马拉维(蓝宝石)、肯尼亚(带粉色红宝石)、阿富汗、印度(红宝石、星光红宝石)、巴西(蓝宝石)、越南和中国山东(蓝宝石)。

人类重返月球有什么实在的意义?

人类重返月球的意义:

1:对创新的愿景

长久以来,太空探索之所以让人们感兴趣并且投入巨大的一个原因就是人类对突破极限的渴望,无论是精神层面还是物理层面。

同时太空探索也可以发挥出凝聚力,为推动技术与创新的不断发展提供清晰的愿景。

在沉寂了几十年之后,太空探索再次被视为可以驱动技术发展,激励人们参与科学与工程,并且体现国家荣耀的一项事业。今年在澳大利亚阿德莱德召开的国际宇航大会上就弥漫着这样的情绪。

对于新兴经济体而言,这种激励因素尤其重要,比如印度,俄罗斯和中国,这也意味着在太空探索领域“深谙其道”的欧洲和美国需要更加努力,才能迎头赶上了。

澳大利亚近期宣布将成立一个航天机构,这有可能会为澳大利亚带来新的机遇。

2: 经济优势和地缘政治优势

自相矛盾的是,探月既需要合作,也会带来竞争。

即使某些国家没有自己的太空项目,他们也可以在其他国家建造和发射的飞船上搭载自己的仪器。比如,印度的月船1号(Chandrayaan-1)航天器上就有瑞典、德国、保加利亚和美国的仪器。

之所以会出现经济方面的竞争以及地缘政治方面的竞争,其原因在于月球被视为未宣誓主权的土地。1967年签订的《关于各国探索和利用包括月球和其他天体的外层空间活动所应遵守原则的条约》就提出“不得通过提出主权要求,使用、占领或以其他任何方式把外层空间据为己有。”

2014年10月24日,长征三号火箭在西昌卫星发射中心将我国自行研制的探月工程三期再人返回飞行试验器发射升空。来源:Gu Min/AAP

然而,仍然有一些诱因会让部分国家对月球提出主权要求。比如,月球上有丰富的氦-3(氦的同位素),它是一种潜在的核聚变材料,也是一种无污染的能量来源。

这种情况类似于20世纪50年代的南极大陆,当时有12个国家都在这个区域开展科学探索项目。如果月球最终被“瓜分”为一块一块的研究和经济开发区域,那么向月球发射航天器——即使最终像印度的月船1号一样坠落月球——可能会成为对这些区域进行识别的令人信服的理由。

3:目标容易达成

不断发展的航空机构需要达成使命,而月球则是一个诱人的目标。月球和地球之间短距离(384400千米)的无线电通信几乎是瞬时的(延时1-2秒)。而地球与火星之间的双向通信可能需要大半个钟头。

月球上的低重力环境和缺乏大气层也会让轨道飞行器和着陆器的操作变得简单一些。