中國粉體網(wǎng)訊 黑滑石是一種硅酸鹽礦物，其主要化學(xué)成分為Mg3（Si4O10）（OH）2，因含有類石墨烯的有機(jī)質(zhì)，而呈現(xiàn)黑色或灰黑色。黑滑石質(zhì)地柔軟，具有良好的電絕緣性和耐熱性，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，對油脂有強(qiáng)烈的吸附作用，并具有良好的潤滑性，煅燒后白度可高達(dá)97%。
江西黑滑石礦
圖源：江西泰珂新材料有限公司
目前黑滑石主要分布在江西廣豐、江西九江、湖南卡棚、廣東平遠(yuǎn)、廣西陸川、重慶豐都等地，僅江西廣豐黑滑石儲量就超過10億噸。
我國部分地區(qū)黑滑石的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）
黑滑石主要應(yīng)用于日用陶瓷和橡膠、塑料、涂料、造紙等填料。研究發(fā)現(xiàn)，黑滑石在新能源、環(huán)保、醫(yī)藥、抗菌、精細(xì)化工等方面也有獨(dú)特的作用，具備發(fā)展高附加值產(chǎn)品的潛力。
黑滑石12大應(yīng)用
石墨烯復(fù)合材料
吳小文等以黑滑石為原料，研究了不同溫度和氣氛下煅燒或炭化過程中的物相行為變化，并以煅燒/炭化產(chǎn)物為原料燒結(jié)制備出石墨烯增強(qiáng)頑火輝石基復(fù)合材料。研究結(jié)果表明，在氮?dú)鈿夥障赂邷靥幚砗蟮幕壑写嬖诙鄬邮@對復(fù)合材料的性能的提高起到重要的作用。氮?dú)鈿夥障绿炕a(chǎn)物所制備的復(fù)合材料較空氣氣氛下煅燒產(chǎn)物所制得的復(fù)合材料而言，其平均抗折強(qiáng)度提高約10MPa，電阻率低一個數(shù)量級，平均導(dǎo)熱系數(shù)提高了約6.2×10-1W/(m·K)。
電極材料
范朋等以天然黑滑石為原料，采用酸處理法從黑滑石中提取制備了一種新型碳材料FC，并分別對其進(jìn)行500℃和800℃熱處理，得到熱處理樣品FC500和FC800。其中，800℃熱處理后，碳材料表面氟化官能團(tuán)被完全去除，材料結(jié)構(gòu)缺陷增加，首次不可逆容量降低，電子電導(dǎo)率提高，因此具有更高的首次庫倫效率、更好的倍率性能和循環(huán)性能。FC800電極在0.1C倍率下的比容量為477mAhg-1，在各倍率條件下的比容量均高于商用石墨負(fù)極，循環(huán)性能優(yōu)于FC和FC500電極。
環(huán)保材料
秦文莉等采用原位合成技術(shù)制備了黑滑石/NiTiO3復(fù)合材料，NiTiO3增加了介電損耗，提高了該材料對電磁波的吸收性能，并與黑滑石/NiFe2O4復(fù)合材料的電磁波吸收性能進(jìn)行對比，拓展了黑滑石在電磁波吸收方面的應(yīng)用。制備的黑滑石/NiFe2O4復(fù)合材料，良好的電磁波吸收性能，在微波輔助下，表現(xiàn)出對難降解污染物的較好的降解效果，拓展了黑滑石在污染物降解方面的應(yīng)用。
特種陶瓷材料
黑滑石經(jīng)高溫煅燒后主要物相為鎂硅酸鹽和石英，兩者均是低介電常數(shù)組分，因此，黑滑石有望成為低成本低介電常數(shù)陶瓷材料的候選體系。劉子崢等以江西廣豐黑滑石礦作為研究對象，制備黑滑石基微波介質(zhì)陶瓷材料。研究表明：黑滑石陶瓷以MgSiO3頑火輝石相和SiO2方石英相共存。燒結(jié)致密性和樣品組分對陶瓷材料的微波介電性能有重要影響。當(dāng)燒結(jié)溫度為1325℃時，樣品具有最佳的微波介質(zhì)性能εr：=5.11，Qxf=56782GHz，τf=-17.85x10-6/℃。這一研究不但為黑滑石的高值化利用提供新的思路，同時也為5G商用微波器件用陶瓷材料提供新的解決方案。
摩擦材料
在摩擦材料中應(yīng)用時，黑滑石會產(chǎn)生大量的次級接觸平臺，不斷地建立接觸面并減少其變化，從而有效提高摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性。
尚璽等探究黑滑石作為摩擦材料中摩擦系數(shù)穩(wěn)定劑對剎車片綜合性能的影響規(guī)律。設(shè)計三因素(焦炭粉、人造石墨、黑滑石)兩水平正交試驗(yàn)，研究減摩填料對摩擦性能的影響。結(jié)果表明，溫度較高時，黑滑石與焦炭粉和人造石墨之間的協(xié)同作用增加，能夠有效降低磨損，總磨損率由2.49×10-7cm3/(N·m)降至1.84×10-7cm3/(N·m)。其中，6wt.%焦炭粉，9wt.%人造石墨，7wt.%黑滑石表現(xiàn)出最佳的摩擦系數(shù)穩(wěn)定性。
抗菌材料
以酸活化后的礦物為功能性陽離子載體，植入Ar、Cu2+、Zn2+等抗菌金屬離子，活性離子穩(wěn)定地保留在礦物中，通過緩慢安全地釋放起到抑菌殺菌作用。
孟宇航等基于700℃煅燒黑滑石(Talc)穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)、良好的生物相容性和抗菌性能，在溶液體系中通過原位沉淀制備了ZnO/Talc黑滑石抗菌新材料。抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Z/T-30濃度為1mg/mL時，其抗菌率接近100%，該濃度遠(yuǎn)低于GB/T21510-2008《納米無機(jī)材料抗菌性能檢測辦法》中要求的5mg/mL。當(dāng)Z/T-30濃度為2mg/mL時，L929細(xì)胞的存活率為84%，仍高于75%，沒有明顯的細(xì)胞毒性。此外，與Talc相比，Z/T-30浸出Mg2+更少，有助于提高材料的抗菌廣譜性。因此，Z/T-30具有優(yōu)異的抗菌活性和良好的生物相容性，可作為無機(jī)抗菌材料使用。
醫(yī)藥
黑滑石化學(xué)成分毒性較低，具備粘土類礦物結(jié)構(gòu)，具有止血、抗裂、吸附效果，能有效吸收油脂、人體的腐敗物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)，能發(fā)揮止血、殺菌、抑菌的作用，還可作為藥物添加劑。
填料
黑滑石用于生產(chǎn)日用陶瓷，其能使陶瓷煅燒后密度均勻、表面平滑、光澤度好，并通過不同成分的配比使陶瓷展現(xiàn)出不同的色彩。
塑料中添加黑滑石粉可改善塑料的抗化學(xué)性、耐熱性、穩(wěn)定性、堅實(shí)性、抗拉強(qiáng)度、抗蠕變能力和電絕緣能力。
橡膠中添加黑滑石粉可使膠料塑性低、粘著性小、表面光滑等，常用于耐熱、耐酸、耐堿及絕緣橡膠制品中。如在汽車輪胎中，用黑滑石粉替代部分炭黑，可以改善橡膠的耐熱性能。
涂料中添加黑滑石粉可降低制造成本，増加產(chǎn)品剪切強(qiáng)度、壓力強(qiáng)度和張力強(qiáng)度，降低其變形強(qiáng)度、伸張率和熱膨脹系數(shù)。
造紙行業(yè)中黑滑石應(yīng)用具備很大潛力，一方面優(yōu)質(zhì)白滑石礦逐年減少，符合造紙白度要求的礦更少。黑滑石中雖然存在有機(jī)質(zhì)和游離碳，呈現(xiàn)黑色或黑灰色，但煅燒后的滑石白度可達(dá)91%以上，甚至高達(dá)97%，白度可超過白滑石，是優(yōu)質(zhì)的填料。另一方面，黑滑石具有片狀結(jié)構(gòu)、良好的絕緣性、耐熱性、吸附性、潤滑性，可以賦予紙張一定的功能性。黑滑石應(yīng)用于造紙行業(yè)中一般作為填料和樹脂處理劑使用。
結(jié)語
黑滑石應(yīng)用并非近些年才興起，其作為陶瓷材料和橡膠、塑料、涂料用填料使用已經(jīng)有多年歷史。但是黑滑石的應(yīng)用價值不止于此，其在新能源、新材料的應(yīng)用潛力已經(jīng)顯現(xiàn)，加之其儲量巨大，開發(fā)高附加值應(yīng)用產(chǎn)品更符合市場規(guī)律，更具發(fā)展?jié)摿Α?/span>
參考文獻(xiàn)：
秦文莉：基于黑滑石的復(fù)合材料制備及其在功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用研究，浙江大學(xué)
劉子崢：黑滑石基微波介質(zhì)陶瓷材料的結(jié)構(gòu)與性能研究，常熟理工學(xué)院
范朋：基于層狀結(jié)構(gòu)礦物的電化學(xué)儲能材料制備及其性能研究，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）
王運(yùn)：江西廣豐超大型高品質(zhì)黑滑石礦石地球化學(xué)特征及應(yīng)用建議，東華理工大學(xué)
尚璽：螢石和黑滑石對摩擦材料性能的影響及其機(jī)理探討，中南大學(xué)
許子帥：黑滑石補(bǔ)強(qiáng)氯丁橡膠及其機(jī)理的研究，河北工業(yè)大學(xué)
吳小文：黑滑石高溫物相行為變化及其復(fù)合材料性能研究，非金屬礦物與固廢資源材料化利用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
孟宇航：黑滑石抗菌新材料的制備及其性能調(diào)控，中南大學(xué)
饒崢：江西廣豐桃源黑滑石礦床礦物與元素組成特征及應(yīng)用方向，關(guān)鍵礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)江西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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