如果說(shuō)左圖中的布是右圖中的石頭制作的，你會(huì)相信嗎？

也許很多人覺得不可思議，但實(shí)際上這是一項(xiàng)已經(jīng)很成熟的技術(shù)—玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)。

什么是玄武巖纖維？

玄武巖纖維是以天然玄武巖石為主要原料，在1450～1500 ℃熔融后，通過(guò)鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維，顏色一般為褐色，有金屬光澤。它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成。玄武巖纖維具有強(qiáng)度高、電絕緣、耐腐蝕、耐高溫、抗老化等多種優(yōu)異性能，而且與環(huán)境相容性好、不產(chǎn)生二次污染，因此是一種名副其實(shí)的綠色高性能新型環(huán)保材料。

我國(guó)已把玄武巖纖維列為重點(diǎn)發(fā)展的四大纖維（碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯、玄武巖纖維）之一，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，可滿足交通、建筑、化工、節(jié)能、環(huán)保、電子、航空等領(lǐng)域的需求，應(yīng)用前景十分廣闊。

“點(diǎn)石成金”的制作工藝

如果你了解玄武巖纖維的制作工藝，你一定會(huì)被它的“硬核”所震驚：

用火山噴發(fā)形成的天然玄武巖石為原料，將其破碎后投入熔窯中，加熱至1450~1500℃熔融狀態(tài)，通過(guò)鉑銠合金拉絲漏板快速拉制，玄武巖纖維就是這樣被制作出來(lái)的。

簡(jiǎn)而言之，制作玄武巖纖維的工藝，就是把堅(jiān)硬的火山玄武巖石在高溫下“拉成絲”。

現(xiàn)有工藝生產(chǎn)出的玄武巖纖維直徑可達(dá)6~13μm，比頭發(fā)絲還細(xì)。

其生產(chǎn)工藝如下圖。

熔融狀態(tài)的巖漿

拉絲

作為一種非晶態(tài)無(wú)機(jī)硅酸鹽物質(zhì)，玄武巖纖維的生產(chǎn)屬期短、工藝簡(jiǎn)潔，沒有工業(yè)廢水、廢氣產(chǎn)生，而且附加值高，被譽(yù)為21世紀(jì)“綠色新材料”。又因?yàn)槠漕伾珵榻鸷稚陨a(chǎn)玄武巖纖維的過(guò)程，被人們稱之為“點(diǎn)石成金”。

玄武巖纖維優(yōu)異的性能

純天然的連續(xù)玄武巖纖維顏色似金色，外觀呈光滑的圓柱體，其截面呈完整的圓形。玄武巖纖維的密度較高，硬度很高，因而具有優(yōu)異的耐磨、抗拉增強(qiáng)性能。玄武巖纖維為非晶態(tài)物質(zhì)，使用溫度一般在-269~700℃(軟化點(diǎn)為960℃)，耐酸耐堿，抗紫外線性能強(qiáng)、吸濕性低、有較好的耐環(huán)境性能。此外，還有較好的絕緣性，高溫過(guò)濾性、抗輻射和良好的透波性、熱振穩(wěn)定性、環(huán)保潔凈性以及其結(jié)構(gòu)性能與結(jié)構(gòu)質(zhì)量的比值優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。

①原料充足
玄武巖纖維是由玄武巖礦石熔融后拉絲制成，而玄武巖礦石在地球和月球上的儲(chǔ)量都相當(dāng)可觀，從原料成本來(lái)看相對(duì)比較低。
②環(huán)保型材料
玄武巖礦石是一種天然的材料，其生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)硼或其它堿金屬氧化物排出，因此其煙塵中無(wú)有害物質(zhì)析出，對(duì)大氣不會(huì)造成污染。而且產(chǎn)品的壽命長(zhǎng)，因此是一種低成本、高性能、潔凈程度理想的新型綠色主動(dòng)環(huán)保材料。
③耐高溫耐水性

連續(xù)玄武巖纖維的工作溫度范圍一般為一269~700℃(軟化點(diǎn)為960℃)，而玻璃纖維為一60~450℃，碳纖維最高使用溫度也只能達(dá)500℃。特別是玄武巖纖維在600℃工作時(shí)，其斷后強(qiáng)度仍能保持80%的原始強(qiáng)度；在860℃下工作而不會(huì)出現(xiàn)收縮，即使耐溫性優(yōu)良的礦棉此時(shí)斷后強(qiáng)度也只能保持在50%-60 %，玻璃棉則完全破壞。而碳纖維約在300℃就有CO和CO2產(chǎn)生。玄武巖纖維在70℃熱水作用下能夠保持較高的強(qiáng)度，玄武巖纖維在1200 h后才可能失去部分強(qiáng)度 。

④良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性

連續(xù)玄武巖纖維中含有K2O、MgO)和TiO2等成分，而這些成分對(duì)提高纖維耐化學(xué)腐蝕及防水性能極為有利，起相當(dāng)重要作用。它與玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性相比更顯優(yōu)勢(shì)，特別是在堿性和酸性介質(zhì)中更加明顯玄武巖纖維在飽和的Ca(OH)2溶液和水泥等堿性介質(zhì)中還能保持更高的抗堿液腐蝕性能。

⑤高的彈性模量和抗拉強(qiáng)度
玄武巖纖維的彈性模量為：9100 kg/mm——11000 kg/mm，高于無(wú)堿玻纖、石棉、芳綸纖維、聚丙稀纖維和硅纖維。玄武巖纖維的抗拉強(qiáng)度為3800——4800 MPa，比大絲束碳纖維、芳綸、PBI纖維、鋼纖維、硼纖維、氧化鋁纖維都要高，與S玻璃纖維相當(dāng)。玄武巖纖維的密度有2.65-3. 00 g/cm3，硬度很高，為莫氏硬度5-9度，因而它具有優(yōu)異的耐磨、抗拉增強(qiáng)性能。它的力學(xué)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)天然纖維和合成纖維，所以它是一種理想的增強(qiáng)材料，其優(yōu)異的力學(xué)性能位于高性能四大纖維前列。

⑥出眾的隔音性能

連續(xù)玄武巖纖維具有優(yōu)異的隔音、吸聲性能，從該纖維在不同音頻下的吸聲系數(shù)就能得知，隨著頻率的增加，它的吸聲系數(shù)顯著增加。如選用直徑為1-3μm玄武巖纖維制成的(密度為15 kg/m3，厚度為30mm)吸音材料，在音頻為100~300 Hz,400~900 Hz和1200~7 000 HZ條件下，該纖維材料的吸聲系數(shù)分別為0. 05~0.15 , 0. 22~0. 75和0.85~0.93。

⑦突出的介電性能

連續(xù)玄武巖纖維的體積電阻率比E玻璃纖維高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，具有很好的介電性能。雖然玄武巖礦石中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)近0.2的導(dǎo)電氧化物，但采用特殊的浸潤(rùn)劑專門表面處理后，該玄武巖纖維介電耗角正切比玻璃纖維低50%，纖維的體積電阻率也高于玻璃纖維

⑧天然的硅酸鹽相溶性
與水泥、混凝土的分散性好，結(jié)合力強(qiáng)，熱脹冷縮系數(shù)一致，耐候性好。
⑨較低的吸濕性

玄武巖纖維的吸濕性低于0.1%，低于芳綸纖維、巖棉和石棉。
⑩較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)

玄武巖纖維的熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.031 W/m·K——0.038 W/m·K，低于芳綸纖維、硅酸鋁纖維、無(wú)堿玻纖、巖棉、硅纖維、碳纖維和不銹鋼。

玄武巖纖維與其他纖維相比較，在許多方面都具有優(yōu)異的性能，

玄武巖纖維的應(yīng)用

隱形

玄武巖纖維具有高強(qiáng)、耐高低溫等特性，十分符合飛機(jī)、導(dǎo)彈表面材料要求，同時(shí)，其具有吸波透磁的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱形。所以玄武巖碳纖維可以部分替代碳纖維用于隱形飛機(jī)和導(dǎo)彈。

防彈

當(dāng)前防彈衣通常選用超高分子量聚乙烯纖維，其耐熱性能低，在彈頭的高溫熔灼下強(qiáng)度和模量會(huì)降低，影響防彈效果。與之相比，玄武巖纖維耐高溫性強(qiáng)，便不存在此問(wèn)題。

航空航天

玄武巖纖維熱傳導(dǎo)系數(shù)低，阻燃性能好，工作溫度范圍為-269℃~700℃，既耐高溫又耐低溫。滿足航空航天領(lǐng)域?qū)Σ牧系目量桃?，俄羅斯的航空航天材料大部分就是用這種材料做的。

道路工程領(lǐng)域的應(yīng)用

玄武巖纖維具有抗拉強(qiáng)度高、力學(xué)性能好、耐高溫、防紫外線、耐酸耐堿耐鹽、抗老化等優(yōu)點(diǎn)。相比其他纖維來(lái)說(shuō)，其綜合性能較好，也符合道路工程領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊?。因此，近年?lái)已有越來(lái)越多的玄武巖纖維產(chǎn)品應(yīng)用于道路工程中。

隔熱、耐溫、防火領(lǐng)域
利用玄武巖纖維具有耐高溫的特性，可織成防火布，用于一些消防領(lǐng)域。也可紡織成高溫過(guò)濾袋，用于高溫過(guò)濾、除塵。另外也可以做成針刺氈，用于一些保溫領(lǐng)域。
建筑領(lǐng)域
利用玄武巖纖維優(yōu)異的耐腐蝕性，可與乙烯基或者環(huán)氧樹脂通過(guò)拉擠、纏繞等工藝復(fù)合成型，制成新型的建筑材料。這種材料具有高強(qiáng)度，優(yōu)異的耐酸、耐腐蝕性，可代替部分鋼筋用于土木工程中。而且玄武巖纖維的膨脹系數(shù)與混凝土相近，兩者之間不會(huì)產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力。
汽車領(lǐng)域
玄武巖纖維摩擦系數(shù)穩(wěn)定，可用在一些摩擦增強(qiáng)材料，如剎車片。由于吸音系數(shù)較高，可用在一些內(nèi)飾件上，起到隔音降噪的效果。
石油化工領(lǐng)域
玄武巖纖維的耐腐蝕性，讓其在石油化工領(lǐng)域具有了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。常見的有與環(huán)氧樹脂相結(jié)合的纏繞高壓管道，具有保溫和防腐蝕雙重效果。

盡管玄武巖纖維還存在礦點(diǎn)成分波動(dòng)大、生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低下等問(wèn)題，但是這些問(wèn)題對(duì)于玄武巖纖維的開發(fā)利用既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。

隨著國(guó)產(chǎn)玄武巖纖維拉絲技術(shù)的突破，玄武巖纖維的性能更穩(wěn)定，成本更低，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。