有一種神奇的土叫“凹土”，其“長相”與同類無異，卻是一種稀缺的非金屬礦產(chǎn)資源。在棕櫚油原油中加入它，可使油品變清透，并過濾黃曲霉素等有害物；在塑料中加入它，產(chǎn)品不易老化還可阻燃；在沐浴液中加入凹土，泡沫細(xì)膩易清洗……
然而，凹土此前卻被用作低附加值的干燥劑、吸附劑，以每噸900元低價(jià)銷售。近日，記者從中科院蘭州化學(xué)物理所獲悉，該所研究員王愛勤與江蘇一家企業(yè)合作，破解了凹土的“密碼”，通過高壓均質(zhì)技術(shù)使凹土中的棒晶束解離，其開發(fā)的納米無機(jī)凝膠新產(chǎn)品每噸可賣到4000元以上。
偶遇凹土
一次偶遇，讓王愛勤與凹土結(jié)緣。
凹土，即凹凸棒石黏土，是在數(shù)千萬年的地質(zhì)形成過程中，黏土結(jié)構(gòu)不斷改變，由火山沉積變質(zhì)形成的一種以凹凸棒石為主要成分的黏土礦物。
“我跟凹土是有緣分的。”王愛勤回憶道。2001年，王愛勤正在用膨潤土開發(fā)保水劑，一位企業(yè)家?guī)е纪羴淼搅藢?shí)驗(yàn)室，稱這種土的吸水性能可以達(dá)到1：300。作為一種非金屬礦物質(zhì)，王愛勤不用看也知道凹土不可能那么神奇，但是在顯微鏡下，他發(fā)現(xiàn)了另一份驚喜——凹土特殊的棒晶束結(jié)構(gòu)。從此，王愛勤開始了長達(dá)十幾年的凹土研究。
他們研制出的第一個(gè)產(chǎn)品就是加入凹土的復(fù)合保水劑，其成本低、耐鹽堿性能比膨潤土好。
經(jīng)過7年實(shí)踐，王愛勤發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題：為什么不同地區(qū)的凹土或同一地區(qū)不同礦層的凹土做出保水劑的保水程度不一樣？2007年，王愛勤開始了對(duì)凹土微觀結(jié)構(gòu)的研究。
探秘微觀結(jié)構(gòu)
在王愛勤的實(shí)驗(yàn)室里，記者看到來自甘肅與江蘇的兩種凹土樣本。產(chǎn)自甘肅的凹土顏色微紅，產(chǎn)自江蘇的凹土呈白色。王愛勤說，凹土的顏色與純度無直接關(guān)系，只是紅色凹土中有微量的三價(jià)鐵離子，偏綠色則是伴生了銅離子。
凹土中最關(guān)鍵的微觀結(jié)構(gòu)是棒晶，在顯微鏡下，棒晶以棒晶束聚集，好似一堆稻草，科研人員要做的是在不破壞棒晶結(jié)構(gòu)的前提下，把這些聚集在一起的稻草解開，一根一根地排列，這樣才能發(fā)揮他們納米材料的功效：發(fā)育完全的棒晶束膠體性能強(qiáng)，可以放在牙膏、沐浴液中；發(fā)育不完全的棒晶束吸附性能強(qiáng)，可以用作吸附劑。
經(jīng)過多種處理方式試驗(yàn)后，王愛勤發(fā)現(xiàn)對(duì)輥、高速攪拌和酸處理結(jié)合可以使凹土中90%的棒晶束解離。
破解產(chǎn)業(yè)化密碼
但在緊接著的中試中，新的問題產(chǎn)生了：在實(shí)驗(yàn)室里，很容易實(shí)現(xiàn)1萬轉(zhuǎn)的高速攪拌，但在工業(yè)化中，沒有一種設(shè)備可以達(dá)到1萬轉(zhuǎn)。
在眾多的設(shè)備選擇中，王愛勤最后鎖定了高壓均質(zhì)技術(shù)，它是通過瞬間碰撞，形成空穴效應(yīng)，使得棒晶束解離而不損傷棒晶。王愛勤欣喜地對(duì)記者說，目前江蘇正在建設(shè)5萬噸工業(yè)生產(chǎn)線。
對(duì)于凹土未來的發(fā)展，王愛勤提出了“味精式”應(yīng)用的概念：棒晶束解離后，只需在高分子材料中加入百分之一的凹土，就可以改善產(chǎn)品的力學(xué)性能、機(jī)械性能，使其更堅(jiān)韌、更耐磨、可加工。
中國的凹土儲(chǔ)量世界最高，江蘇已探明儲(chǔ)量占全國的74%、全世界的48%。王愛勤說：“目前，凹土產(chǎn)業(yè)的研發(fā)還處于初級(jí)階段，通過科學(xué)研究，希望這種‘黃金資源’能夠產(chǎn)生‘黃金效益’。”
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