中國粉體網訊 玄武巖是火山噴發(fā)形成的天然巖石，是地表和月球土壤的重要組分部分，主要礦物成分為輝石和基性長石，化學成分中富含SiO2、Al2O3、Fe2O3+FeO及少量的堿金屬和堿土金屬氧化物等，熔化溫度在1300～1700℃，具有良好的耐高溫、耐磨、抗壓、抗折等性能，并且化學性質穩(wěn)定、吸水率低。玄武巖分布廣泛、組分特點鮮明，將其加工成具有附加值的產品，對實現(xiàn)變廢為寶、改善環(huán)境、創(chuàng)造經濟效益具有重要意義。隨著對其研究的不斷深入，目前已經開發(fā)出了多種性能優(yōu)異的產品，如：玄武巖纖維、玄武巖鱗片、巖棉、鑄石、微晶玻璃等。其中，玄武巖纖維是我國重點發(fā)展的高性能纖維之一。
1.玄武巖纖維研究現(xiàn)狀
玄武巖纖維的制備原料單一，工藝過程簡便，即將破碎后的天然玄武巖礦石投至1400～1550℃高溫窯爐中熔融、均化、冷卻后，由鉑銠合金漏板流出并拉伸、卷繞制成。它具有良好的力學性能、耐溫性能、耐化學穩(wěn)定性等優(yōu)點，是繼超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維、芳綸纖維之后，我國重點發(fā)展的又一高性能纖維。由于玄武巖纖維的原料純天然、無添加、成本低，生產過程無廢氣，獲得了“點石成金”的美譽，近年來已經被廣泛應用于交通運輸、建筑、環(huán)保、化工、軍工、航空航天等領域。
玄武巖纖維的成分
玄武巖纖維的制造原料為天然玄武巖，因為玄武巖纖維由天然礦石直接熔制而成，不添加任何輔助劑，所以礦石的化學成分決定了纖維的組分，進而決定了纖維的基本性能。由于玄武巖全球分布廣泛，因此成分波動較大，主要含有二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂等。
玄武巖礦石的化學成分分布
玄武巖纖維的性能
力學性能
纖維材料的密度、拉伸強度、彈性模量、斷裂伸長率是評價其力學性能優(yōu)良的重要指標。
各種纖維力學性能對比
從上表中數(shù)據(jù)可以看出，玄武巖纖維的密度相較于其他幾種纖維更高，其拉伸強度和彈性模量均高于E-玻璃纖維，與高強玻纖和芳綸纖維相當，與碳纖維差距較大。然而，玄武巖纖維在斷裂伸長率方面的表現(xiàn)卻要優(yōu)于碳纖維和芳綸纖維。
熱學性能
玄武巖纖維的耐熱性能優(yōu)異，軟化點約960℃，使用溫度范圍從-269℃至700℃，而玻璃纖維的使用溫度一般不高于450℃。在400～600℃環(huán)境下工作時，其斷后強度比初始強度下降15%～20%；如果將其在780～820℃下進行熱處理，耐熱溫度甚至可達860℃，而在該溫度下，礦棉只能保持50%～60%的強度，玻璃棉則完全失去強度。
其它性能
玄武巖纖維除了力學性優(yōu)異、耐高溫和化學穩(wěn)定性強等優(yōu)點，還表現(xiàn)出良好的隔熱、絕緣、吸音、耐磨等性能，與玻璃纖維、碳纖維相比，多項性能參數(shù)處于領先
2.玄武巖纖維在低空領域的應用
無人機制造
由于玄武巖纖維高強度、低密度的特性，可用于制造無人機的機身、機翼、螺旋槳等部件，在保證結構強度的同時減輕無人機的重量，提高無人機的續(xù)航能力和載荷能力，大大提高了無人機的作業(yè)效率和可靠性。同時，玄武巖纖維還可以用于制造無人機的電池外殼、傳感器外殼等部件。此外，無人機在飛行過程中可能會遇到碰撞、刮擦等情況，玄武巖纖維的高耐磨性和抗沖擊性使其能用于制造無人機的防護外殼或防護套，從而保護無人機內部的電子設備和機械結構免受外界環(huán)境的影響。
玄武巖纖維機身無人機
低空基礎設施建設
在低空基礎設施建設方面，玄武巖纖維同樣發(fā)揮著重要作用。它可以與混凝土等材料進行復合，應用于機場跑道和停機坪的建設工作中。通過加入玄武巖纖維，能夠顯著提高跑道和停機坪的使用壽命與承載能力，確保機場設施的高效穩(wěn)定運行，例如玄武巖纖維格柵可應用于機場跑道路面的增強。在塔臺和導航設施的制造過程中，玄武巖纖維可用于制造塔架、天線支架等結構部件。由于玄武巖纖維具有出色的抗風性能，能夠有效提高這些結構部件的抗風能力與穩(wěn)定性，保障導航設施在復雜氣象條件下的正常工作。此外，玄武巖纖維還具有不導電性以及吸波透玻性，基于這些特性，其在制作雷達罩、5G天線罩等無人機基礎設施建設方面也展現(xiàn)出了一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
結語
低空經濟領域前景廣闊，潛力無限。玄武巖纖維作為一種高性能的新型材料，憑借其在多個維度上的性能優(yōu)勢，能夠全方位滿足低空經濟產業(yè)鏈的需求，以后必將在低空經濟領域綻放更加耀眼的光芒，為該領域的發(fā)展注入源源不斷的動力。
參考來源：
羅理達.改性玄武巖纖維及鱗片的制備與性能研究
趙兵朝，溫婕，翟迪.玄武巖纖維基矸石充填材料流變特性研究
科技日報
(中國粉體網編輯整理/月明)
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