玄武巖纖維是一種由天然巖石制成的纖維。上世紀(jì)50年代初期，德國(guó)、捷克和波蘭等東歐國(guó)家以玄武巖為原料，采用離心法生產(chǎn)出了纖維平均直徑為25μm～30μm的玄武巖棉。上世紀(jì)60年代初期，美國(guó)、前蘇聯(lián)、德國(guó)等大力發(fā)展垂直立吹法生產(chǎn)工藝，使玄武巖棉產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)。波蘭的玄武巖棉廠共有12座熔窯，年產(chǎn)玄武巖9000噸～10000噸。原捷克的玄武巖棉廠有7座熔窯，每座熔窯日產(chǎn)玄武巖棉2.4噸～2.9噸，年產(chǎn)玄武巖棉5000噸～6000噸，大量用于建筑和工業(yè)保溫，部分取代石棉用于生產(chǎn)石棉水泥制品，并使石棉水泥制品的強(qiáng)度得到提高。 

　　上世紀(jì)60年代初，前蘇聯(lián)引進(jìn)了德國(guó)立吹法制造礦物棉的生產(chǎn)專利，在消化、吸收的基礎(chǔ)上，成功地將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于玄武巖棉的生產(chǎn)。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為日產(chǎn)38噸～40噸玄武巖棉，從而大大加快了前蘇聯(lián)玄武巖棉工業(yè)的發(fā)展。此外，前蘇聯(lián)還進(jìn)行了玄武巖長(zhǎng)纖維增強(qiáng)混凝土的研究工作，證明了在所研究的5種無(wú)機(jī)纖維中，玄武巖纖維具有最好的抵抗水泥硬化時(shí)析出的Ca（OH）2的侵蝕。1973年，前蘇聯(lián)新聞機(jī)構(gòu)報(bào)道了有關(guān)玄武巖纖維材料在其國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的情況。 

　　玄武巖纖維的研究工作主要集中在前蘇聯(lián)。全蘇玻璃鋼與玻璃纖維科學(xué)研究院烏克蘭分院早在上世紀(jì)60年代～70年代就致力于這方面的研究工作。1985年，第一座連續(xù)玄武巖纖維工業(yè)化生產(chǎn)線在烏克蘭纖維實(shí)驗(yàn)室（TZI）建成投產(chǎn)，年產(chǎn)量為260噸，產(chǎn)品主要用于國(guó)防軍工。目前，俄羅斯、烏克蘭等國(guó)家已采用400孔池窯拉絲工藝生產(chǎn)連續(xù)玄武巖纖維及其制品，年產(chǎn)量700噸左右。美國(guó)則采用800孔池窯拉絲工藝，年產(chǎn)量為1000噸～1500噸。 

　　連續(xù)玄武巖纖維（見(jiàn)圖1）具有優(yōu)良的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能。定長(zhǎng)纖維具有優(yōu)良的耐熱性、熱振穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)良的隔熱吸音性能，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。制備連續(xù)玄武巖纖維的原料玄武巖（見(jiàn)圖2）,是由巖漿形成的基本礦石，是一種硬而致密的深色火山巖，主要礦物質(zhì)是斜長(zhǎng)石，在俄羅斯烏拉爾山脈、美國(guó)西部、印度尼西亞、菲律賓、越南等地有廣泛礦藏分布。我國(guó)的黑龍江、寧夏、四川、山東、河北等地也有豐富的儲(chǔ)量。而玻璃纖維則由葉臘石、石英砂、石灰石、硼鈣石、硼鎂石、螢石等原料制成。由于玄武巖熔化過(guò)程中沒(méi)有硼和其他堿金屬氧化物排出，使連續(xù)玄武巖纖維制造過(guò)程的池爐排放煙塵中無(wú)有害物質(zhì)析出，不向大氣排放有害氣體，無(wú)工業(yè)垃圾及有毒物質(zhì)污染環(huán)境。它在很大程度上可代替玻璃纖維，被廣泛用于航天航空、石油化工、汽車、建筑等多領(lǐng)域，因而，連續(xù)玄武巖纖維被譽(yù)為21世紀(jì)“火山巖變絲”、“點(diǎn)石成金”的新型環(huán)保纖維。 

　　增強(qiáng)復(fù)材的競(jìng)爭(zhēng)性材料 

　　采用天然耐火玄武巖擠出的連續(xù)纖維，在幾乎所有的用途方面都可以用來(lái)替代石棉纖維。近10年，玄武巖纖維已成為增強(qiáng)復(fù)合材料的競(jìng)爭(zhēng)性材料。雖然目前玄武巖纖維尚未得到廣泛使用，但已逐漸進(jìn)入消費(fèi)者視線，價(jià)位處于高強(qiáng)玻璃纖維和無(wú)堿玻璃纖維之間，但卻有著與高強(qiáng)玻璃纖維相似的性能。玄武巖礦石原料不僅廉價(jià)且隨地可取，其價(jià)格僅相當(dāng)于鋪路石料價(jià)，占玄武巖纖維生產(chǎn)成本的3%～5%,而生產(chǎn)玄武巖纖維只是將礦石在熔化爐中進(jìn)行熔化后進(jìn)入接絲漏板纖維成形，這就是連續(xù)玄武巖纖維生產(chǎn)的全部工藝過(guò)程。與玻璃纖維一樣，玄武巖纖維也是用鉑銠合金漏板拉制而成。在纖維冷卻時(shí)涂覆浸潤(rùn)劑，纖維送入拉絲設(shè)備和卷繞設(shè)備，然后繞在紗筒上。 

　　由于玄武巖纖維比玻璃纖維更有磨損性，價(jià)格昂貴的漏板需要經(jīng)常整修。隨著漏板的磨損，漏板上的圓孔會(huì)變得不均勻，進(jìn)而影響了工藝控制，如不進(jìn)行定期維修，不圓的孔徑會(huì)導(dǎo)致纖維直徑不在正常范圍之內(nèi)，生產(chǎn)出的無(wú)捻粗紗也無(wú)法預(yù)測(cè)斷裂荷載。由于在加工和維修方面存在上述差異，使玄武巖纖維的生產(chǎn)成本超過(guò)了無(wú)堿玻璃纖維，但是玄武巖纖維的支持者稱它在復(fù)合材料用途中明顯優(yōu)于無(wú)堿玻璃纖維。玄武巖短切氈、無(wú)捻粗紗和單向織物比同類型的無(wú)堿玻纖產(chǎn)品有著更高的斷裂載荷和更高的楊氏模量（材料的剛性參數(shù)）.近年飛速發(fā)展的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片產(chǎn)業(yè)受材料剛性左右的因素日益突出。玄武巖纖維的模量和拉伸強(qiáng)度分別比無(wú)堿玻纖高15%和25%,因而將成為1.5兆瓦或2兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片承力部位的理想材料。 

　　玄武巖纖維的特性與應(yīng)用 

　　與玻璃纖維、巖棉、石棉、化學(xué)纖維相比，玄武巖纖維及其制品同時(shí)在很多方面表現(xiàn)出異常的優(yōu)越性能。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①高使用溫度。玄武巖纖維的使用溫度范圍為-260℃～880℃，這一溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚丙聚纖維、芳綸纖維、無(wú)堿E玻纖、石棉、巖棉、不銹鋼，接近硅纖維、硅酸鋁纖維和陶瓷纖維；②較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)。玄武巖纖維的熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.031W/m·K～0.038W/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；③高的彈性模量。玄武巖纖維的彈性模量為：9100kg/mm2～11000kg/mm2,高于無(wú)堿玻纖、石棉、芳綸纖維、聚丙稀纖維和硅纖維；④經(jīng)熱處理后強(qiáng)度的損失較低，低于無(wú)堿玻纖（其他纖維暫無(wú)數(shù)據(jù)提供）;⑤化學(xué)穩(wěn)定性（耐酸堿腐蝕能力）較強(qiáng)，高于巖棉、無(wú)堿玻纖、硅纖維；⑥吸音系數(shù)較高，玄武巖纖維的吸音系數(shù)為0.9～0.99,高于無(wú)堿玻纖和硅纖維；⑦比體積電阻較高，玄武巖纖維的比體積電阻為1×102ohm.m,大大高于無(wú)堿玻纖和硅纖維；⑧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。 

　　連續(xù)玄武巖纖維可被制成粗紗、細(xì)紗、土工布、編織布、短切紗（見(jiàn)圖3）、針刺氈、套管等，應(yīng)用于不同領(lǐng)域。玄武巖纖維具有優(yōu)越的化學(xué)、物理、力學(xué)及高溫性能，因此它可在各行各業(yè)獲得廣泛的應(yīng)用。 

　　①防火隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用：玄武巖纖維織成的防火布耐高溫、隔熱效果好、無(wú)熔融滴落、無(wú)有毒氣體排出、無(wú)熱收縮，是防火服、防火毯、防火簾的優(yōu)良材料，耐溫可高達(dá)650℃，極限氧指數(shù)大于68,大大優(yōu)于芳綸等到有機(jī)纖維。 

　　②基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用：玄武巖纖維拉伸強(qiáng)度高、耐酸堿、化學(xué)性能穩(wěn)定，可部分替代碳纖維片，用于基礎(chǔ)設(shè)施的修復(fù)、更新和加固；亦可替代聚脂纖維、聚炳烯纖維、聚炳烯腈纖維，用于增強(qiáng)砂漿混凝土和瀝青混凝土，具有較強(qiáng)的防滲抗裂功效，可廣泛用于高速公路、飛機(jī)跑道、海港碼頭、水電工程建筑等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。 

　　③在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用：玄武巖纖維是一種新型的綠色環(huán)保材料，可用于環(huán)保領(lǐng)域有害介質(zhì)、氣體的過(guò)濾、吸附和凈化，特別是在高溫過(guò)濾領(lǐng)域，玄武巖纖維的長(zhǎng)期使用溫度是650℃，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)過(guò)濾材料，是過(guò)濾基布、過(guò)濾材料、耐高溫氈的首選材料。 

　　④玄武巖纖維增強(qiáng)塑料（BFRP）的應(yīng)用：以玄武巖纖維為增強(qiáng)體的復(fù)合材料可用于防彈裝甲、雷達(dá)罩、炮管熱護(hù)、吸波透波隱身材料等國(guó)防領(lǐng)域；也可用于車船結(jié)構(gòu)、耐壓耐腐蝕管道、纏繞鋼瓶、印刷電路板等民用領(lǐng)域。 

　　另外，玄武巖纖維還是碳纖維的低價(jià)替代品，具有一系列優(yōu)異性能。尤為重要的是，由于它取自天然礦石而無(wú)任何添加劑，是目前為止唯一的無(wú)環(huán)境污染的、不致癌的綠色健康玻璃質(zhì)纖維產(chǎn)品。所以玄武巖纖維在復(fù)合材料的增強(qiáng)材料領(lǐng)域的應(yīng)用，已引起廣泛的重視并將快速發(fā)展。 

　　高技術(shù)纖維是國(guó)防軍工建設(shè)和支撐高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料，它直接關(guān)系到國(guó)防科技工業(yè)的建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。玄武巖纖維就是繼碳纖維、芳綸、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯纖維之后的第四大高技術(shù)纖維。它是21世紀(jì)在國(guó)防軍工領(lǐng)域有著非常重要應(yīng)用的一種高技術(shù)纖維，是體現(xiàn)國(guó)防科技戰(zhàn)略布局的一種新材料。 

　　從新材料的制造成本看，中國(guó)具有低成本制造玄武巖纖維得天獨(dú)厚的條件。國(guó)家863計(jì)劃該課題的研究成果表明，我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本、大規(guī)模發(fā)展玄武巖纖維的新技術(shù)、新裝置和新工藝。從全球的發(fā)展水平看，全世界玄武巖纖維的技術(shù)及規(guī)模尚處于初級(jí)階段，這給我們追趕乃至超過(guò)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)水平提供了很大的發(fā)展空間和市場(chǎng)機(jī)遇。在碳纖維短缺的時(shí)期，要積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，以變應(yīng)變，把碳纖維的短缺當(dāng)作一個(gè)契機(jī)或轉(zhuǎn)機(jī)，開(kāi)發(fā)以玄武巖纖維為原料的新產(chǎn)品。新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要源于市場(chǎng)，更要高于市場(chǎng)，應(yīng)主動(dòng)去引導(dǎo)市場(chǎng)，例如利用玄武巖纖維優(yōu)異的綜合性能和良好的性價(jià)比，去開(kāi)發(fā)出更多的新產(chǎn)品。與其他高科技纖維的發(fā)展相比，我國(guó)玄武巖纖維的發(fā)展有希望“后來(lái)者居上”,并最終成為全世界最大的生產(chǎn)及應(yīng)用大國(guó)。