納米高嶺土是通過插層、剝片及表面處理等工藝制備的高嶺石晶片厚度在1-100nm范圍內(nèi)的粉體材料，其晶片厚度是指分散后相互分離的單個高嶺石晶體薄片的厚度。

高嶺土原礦石

當(dāng)高嶺土的顆粒粒徑達(dá)到納米量級以后，會出現(xiàn)一些納米微粒所特有的性質(zhì)，其應(yīng)用領(lǐng)域和效果明顯改善。
 

（1）表面效應(yīng)
 

納米高嶺土粉體由于顆粒非常細(xì)小，比表面積隨之增大，顆粒表面的原子數(shù)也增多，由于原子配位的不足及高表面能，使這些原子具有高的活性，很容易與其他原子結(jié)合。

（2）小尺寸效應(yīng)
 

由于超細(xì)晶粒尺寸使納米高嶺土粉體材料有相當(dāng)大一部分原子處于納米晶界之中。

而納米晶界具有既無長程有序又無短程有序的特性，原子排列呈隨機性，原子在外力變形條件下容易遷移，因此表現(xiàn)出良好的韌性與一定的延展性。
 

同時小尺寸效應(yīng)使納米高嶺土粉體的光吸收性顯著增強，并產(chǎn)生吸收峰的等離子共振頻移。

納米高嶺土的獨特性質(zhì)使其具有廣闊的應(yīng)用前景。
 

根據(jù)高嶺土的晶體結(jié)構(gòu)和納米顆粒所具有的特點，納米級高嶺土顆粒的最小尺度應(yīng)建立在其片狀結(jié)構(gòu)不遭到破壞的基礎(chǔ)上，只有這樣顆粒才會兼具高嶺土以及納米顆粒的特性。

納米高嶺土應(yīng)用于涂料中，能改善涂料體系貯存的穩(wěn)定性及其涂刷性、抗吸潮性及抗沖擊等性能，改善顏料的抗浮色和發(fā)花性。 

同時由于納米高嶺土的比表面積大使得處于表面態(tài)的原子、電子與處于小顆粒內(nèi)部的原子、電子的行為有很大的差別，可能使納米高嶺土涂料具有一些特殊的光學(xué)效應(yīng)。

高嶺土屬于惰性原料，并具有弱酸性到中性的pH值，有助于通過阻止水分和化學(xué)品穿過漆膜而進行的攻擊，從而使漆膜的抗腐蝕性能得以提高。

在一種工業(yè)用磁漆中，加入納米高嶺土，取代17%的酞箐綠顏料和14%的鈦白，所得涂層具有高反射率和顏色強度，這是因為高嶺土粒子改善了顏料粒子之間的間隔。

由此可見，以納米高嶺土為基礎(chǔ)的顏料具有在使性能得到改善，在不犧牲遮蓋力、光澤度、硬度、柔韌性和其它性質(zhì)的前提下，達(dá)到降低涂料生產(chǎn)成本的效果。
 

印刷油墨市場要求高性能的超細(xì)粉體作為功能性填料。

納米高嶺土在油墨中表現(xiàn)出優(yōu)異的分散性、極好的光澤和遮蓋力、優(yōu)異的油墨吸收性和干燥性。

納米高嶺土可用于各種橡膠制品，顯著提高其機械物理性能，同時降低其生產(chǎn)成本。

特別是在彈性、抗屈撓、阻隔性能和扯斷伸長率方面具有優(yōu)勢。
 

納米高嶺土在橡膠中呈平行定向排列，其邊緣或端面與橡膠大分子在納米尺度上牢固結(jié)合，從而可以提高橡膠的拉伸強度、伸長率和彈性，以及抗屈撓性能。

良好的分散性能，使橡膠內(nèi)部的應(yīng)力均勻分布，極大地降低了高嶺土與橡膠分子之間的脆弱面，從而使其具有良好的補強性能。

▼納米高嶺土在丁苯橡膠中的補強性能及對比
 

在順丁橡膠、三元乙丙橡膠、天然橡膠和丁腈橡膠中優(yōu)于白碳黑的補強性能，在丁苯橡膠中接近于白碳黑的補強性能。

適合在輪胎胎側(cè)膠、內(nèi)胎、高爾夫球橡膠、膠絲、丁腈密封橡膠、鞋底橡膠、膠輥、膠棒、輸送帶橡膠等產(chǎn)品中應(yīng)用。

▼納米高嶺土與白碳黑在順丁橡膠、三元乙丙和天然橡膠中補強性能比較

研究表明：納米高嶺土和彈性體POE對PP增韌具有協(xié)同作用，呈現(xiàn)的并不是二者獨立增韌作用的簡單加和，納米無機粒子對復(fù)合體系PP/POE還有增強作用并大大減緩了因POE的加入而導(dǎo)致復(fù)合體系強度的降低。
 

美國通用汽車公司和蒙特北美公司成功地利用納米高嶺土生產(chǎn)出聚烯烴熱塑性彈性體復(fù)合材料，使其剛性和韌性提高。

他們還將含有納米高嶺土的復(fù)合材料用于汽車其它零部件。

（2）工程塑料
 

納米高嶺土用于聚丙烯、聚乙烯、尼龍等工程塑料中，可賦予塑料良好耐熱性和力學(xué)性能?？捎米髌嚵悴考τ凸?、燃油管道系統(tǒng)、電子接插件、導(dǎo)管、電話機殼體、工具手柄、欄桿、調(diào)理器具手把、高潤滑低流阻管道；由于其剛性高，可以做薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品，減少質(zhì)量和成本。
 

▼納米高嶺土在聚丙烯塑料中的測試結(jié)果（填充量15%）
 

納米高嶺土還可賦予塑料制品良好的阻燃性能和阻隔性能。


（3）發(fā)泡聚苯乙烯
 

美國俄亥俄州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，僅用1%~2%的納米粘土就能提高發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）的壓縮模量25%。


納米粘土有兩個作用：一是作為EPS的增強劑，另一個作用是作為成核劑。

（4）塑料薄膜
 

由于納米高嶺土具有良好的阻隔性能，因此可用于食品保鮮包裝，延長食品保質(zhì)期；

用于農(nóng)用薄膜中，不僅增加薄膜力學(xué)性能、降低生產(chǎn)成本，而且還不影響其透明性，其優(yōu)良的紫外線阻隔性能有利于提高棚內(nèi)溫度。
 

用于包裝印刷材料中，使其具有優(yōu)異的力學(xué)性能和強度，并賦予良好的感官性能。

高嶺土在陶瓷材料中的作用主要有二個方面：
 

納米高嶺土作為原料可以使陶瓷具有更為致密的結(jié)構(gòu)，即具有高硬度。

同時由于納米材料晶界的特性以及其原子排列的隨機性，會使添加納米高嶺土的陶瓷產(chǎn)品具有極大的韌性和良好的延展性。

添加納米高嶺土的陶瓷產(chǎn)品就會表現(xiàn)出一些新的特性，如硬度高、不易破碎、易加工等。

將納米高嶺土涂抹在普通陶瓷的釉面上，不僅使陶瓷釉面更加平滑，而且還增強釉面活性，使之易于清潔和具備一定的殺菌功能。
 

同時可以作為功能性的陶瓷粉體，代替價格昂貴的納米TiO2作為消光劑，同時還具有抗紫外線和遠(yuǎn)紅外保溫功能。

作為紙張的涂層材料，納米高領(lǐng)土可賦予印刷制品和包裝紙品高光澤、高白度、高強度，有助于結(jié)構(gòu)化的涂布設(shè)計，實現(xiàn)更為優(yōu)質(zhì)的視覺效果，光澤效果和印刷效果，可替代價格昂貴的二氧化鈦。

是高級紙張和特殊紙張的優(yōu)質(zhì)涂層材料。

納米高嶺土由于巨大的比表面積和吸附性能，因此可用作石油化工合成行業(yè)催化劑的載體，具有良好的穩(wěn)定性。
 

近幾年來，粘土夾層復(fù)合物的研究為納米粒子的分散提供了一個新的思路。

所謂納米反應(yīng)器，實際上是以粘土的片層為模板，作為納米粒子生長的場所，既可以制備納米粒子，又可以借助層狀結(jié)構(gòu)將納米粒子隔離，避免產(chǎn)生團聚，納米粒子的形成和生長都在粘土層間進行。

高嶺土對氮、磷、鉀和有機碳的吸附和解吸，可有效改善化肥的施用效果，改善生態(tài)環(huán)境。

實驗表明，在相同的處理方法中，納米高嶺土對磷、氮、鉀的吸附量都較天然高嶺土高出許多，在農(nóng)業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
 

由于納米高嶺土具有比表面積大、吸附力強、以及較強的離子交換能力、可塑性強等特點，使其可作為顆粒農(nóng)藥、粉劑農(nóng)藥和液體農(nóng)藥的載體，不但可以使農(nóng)藥充分分散開，而且能夠使農(nóng)藥長期緩慢地釋放，使藥期延長，同時還能改善土壤的結(jié)構(gòu)，有利于植物的生長。

在高強度混凝土中，加入微量（0.5-1.0%）的納米高嶺土，可使其早期強度、抗?jié)B和抗折能力提高20-30%，同時還可作為減水劑，提高料漿的流動性。
 

納米高嶺土用于聚酯纖維中可提高顯色性能，并改善其后期加工性能。納米高嶺土優(yōu)異的懸浮性能和分散性能使其特別適合在濕紡工藝中應(yīng)用。

利用等離子共振頻率隨納米顆粒尺寸變化的性質(zhì)，改變納米高嶺土顆粒尺寸，控制吸收邊的位移，制造具有一定頻寬的微波納米吸收材料，用于電磁波屏蔽、隱形飛機等行業(yè)。

納米高嶺土的應(yīng)用除上述幾方面外還有許多，例如：可利用納米高嶺土粉體對光的吸收顯著增加這個特性制作消光材料、高效光熱和光電轉(zhuǎn)換材料、紅外敏感元件以及紅外隱身材料等。

同時還可更多納米高嶺土的新特性及其應(yīng)用，還有待進一步研究。
 

我國高嶺土礦儲量豐富、品質(zhì)優(yōu)良，但優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品相當(dāng)少，每年仍需從國外進口大量的優(yōu)質(zhì)高嶺土。

在國內(nèi)對優(yōu)質(zhì)高嶺土需求日益增長的情況下，提高國內(nèi)高嶺土產(chǎn)品的質(zhì)量，加快高嶺土深加工技術(shù)的發(fā)展就成了當(dāng)務(wù)之急，高嶺土的納米化將未來研究和應(yīng)用的重點方向之一。