از آنجا که وجود گوگرد و سدیم در ساختار رس می تواند زمینه ایجاد تغییرات رنگی را فراهم آورد، در پروژه حاضر تلاش شد تا ابتدا با استفاده از مواد اولیه طبیعی از جمله کائولن، گوگرد و کربنات سدیم با انجام عملیات حرارتی خاص زمینه ورود دو عنصر گوگرد و سدیم در ساختار رس به-صورت منظم فراهم شود و در ادامه با جای گزینی نانوکائولن به رنگ دانه ای با خواص بهتر دست یافت. بدین منظور ابتدا رنگ دانه اولترامارین با استفاده از کائولن سنتز شد و شرایط بهینه دمایی و اتمسفری تعیین شدند و همچنین نسبت های مختلف سدیم به گوگرد و تاثیر آن بر رنگ و شدت رنگ نمونه ها نیز به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آنالیز فازی، وجود فاز اولترامارین را در همه نمونه ها تایید می کند و همچنین نتایج نشان داد با بهبود نسبت مواد اولیه در ترکیب، می توان میزان فازهای فرعی به وجود آمده را در جهت افزایش فاز اولترامارین کاهش داد. با استفاده از نتایج به دست آمده از طیف سنجی و رنگ سنجی مشخص شد که با افزایش بیشتر قلیائیت ترکیب، رنگ نمونه ها به سمت آبی تیره گرایش پیدا می کند و با کاهش مقدار گوگرد، تعداد رادیکال های s2- افزایش یافته و رنگ سبز به رنگ آبی غلبه می کند. با آنالیز توزیع اندازه ذرات مشخص شد محدوده اندازه ذرات رنگ دانه سنتز شده حدود 1 میکرومتر است. در ادامه تلاش شد با جای گزینی نانوکائولن، در جهت کاهش زمان سنتز رنگ دانه اولترامارین بهره گرفت. نتایج نشان داد بهترین محدوده عملیات حرارتی برای سنتز این رنگ دانه ها، چه در صورت استفاده از کائولن و یا از نانوکائولن در محدوده°c 800-700 و در محیط احیاست. اما در صورت استفاده از نانوکائولن، این امکان حاصل شد تا مدت زمان سنتز را از 15 ساعت تا 7 ساعت کاهش داد. نتایج تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد، ریزدانگی ذرات نمونه سنتز شده با نانوکائولن، نسبت به نمونه های سنتز شده با کائولن، بیشتر است. همچنین با استفاده از نانوکائولن، پایداری حرارتی رنگ-دانه اولترامارین از°c 500 تا °c 700 افزایش یافت. سنتز رنگ دانه اولترامارین با استفاده از نانوکائولن و همچنین کاهش زمان سنتز و دست یابی به خواصی مانند ریزدانگی بیشتر و پایداری حرارتی بالاتر در این رنگ دانه با استفاده از نانوکائولن از نتایج مثبت این پروژه محسوب می شود.