中国粉体网讯 玄武岩是火山喷发形成的天然岩石，是地表和月球土壤的重要组分部分，主要矿物成分为辉石和基性长石，化学成分中富含SiO2、Al2O3、Fe2O3+FeO及少量的碱金属和碱土金属氧化物等，熔化温度在1300～1700℃，具有良好的耐高温、耐磨、抗压、抗折等性能，并且化学性质稳定、吸水率低。玄武岩分布广泛、组分特点鲜明，将其加工成具有附加值的产品，对实现变废为宝、改善环境、创造经济效益具有重要意义。随着对其研究的不断深入，目前已经开发出了多种性能优异的产品，如：玄武岩纤维、玄武岩鳞片、岩棉、铸石、微晶玻璃等。其中，玄武岩纤维是我国重点发展的高性能纤维之一。
1.玄武岩纤维研究现状
玄武岩纤维的制备原料单一，工艺过程简便，即将破碎后的天然玄武岩矿石投至1400～1550℃高温窑炉中熔融、均化、冷却后，由铂铑合金漏板流出并拉伸、卷绕制成。它具有良好的力学性能、耐温性能、耐化学稳定性等优点，是继超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维之后，我国重点发展的又一高性能纤维。由于玄武岩纤维的原料纯天然、无添加、成本低，生产过程无废气，获得了“点石成金”的美誉，近年来已经被广泛应用于交通运输、建筑、环保、化工、军工、航空航天等领域。
玄武岩纤维的成分
玄武岩纤维的制造原料为天然玄武岩，因为玄武岩纤维由天然矿石直接熔制而成，不添加任何辅助剂，所以矿石的化学成分决定了纤维的组分，进而决定了纤维的基本性能。由于玄武岩全球分布广泛，因此成分波动较大，主要含有二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁等。
玄武岩矿石的化学成分分布
玄武岩纤维的性能
力学性能
纤维材料的密度、拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率是评价其力学性能优良的重要指标。
各种纤维力学性能对比
从上表中数据可以看出，玄武岩纤维的密度相较于其他几种纤维更高，其拉伸强度和弹性模量均高于E-玻璃纤维，与高强玻纤和芳纶纤维相当，与碳纤维差距较大。然而，玄武岩纤维在断裂伸长率方面的表现却要优于碳纤维和芳纶纤维。
热学性能
玄武岩纤维的耐热性能优异，软化点约960℃，使用温度范围从-269℃至700℃，而玻璃纤维的使用温度一般不高于450℃。在400～600℃环境下工作时，其断后强度比初始强度下降15%～20%；如果将其在780～820℃下进行热处理，耐热温度甚至可达860℃，而在该温度下，矿棉只能保持50%～60%的强度，玻璃棉则完全失去强度。
其它性能
玄武岩纤维除了力学性优异、耐高温和化学稳定性强等优点，还表现出良好的隔热、绝缘、吸音、耐磨等性能，与玻璃纤维、碳纤维相比，多项性能参数处于领先
2.玄武岩纤维在低空领域的应用
无人机制造
由于玄武岩纤维高强度、低密度的特性，可用于制造无人机的机身、机翼、螺旋桨等部件，在保证结构强度的同时减轻无人机的重量，提高无人机的续航能力和载荷能力，大大提高了无人机的作业效率和可靠性。同时，玄武岩纤维还可以用于制造无人机的电池外壳、传感器外壳等部件。此外，无人机在飞行过程中可能会遇到碰撞、刮擦等情况，玄武岩纤维的高耐磨性和抗冲击性使其能用于制造无人机的防护外壳或防护套，从而保护无人机内部的电子设备和机械结构免受外界环境的影响。
玄武岩纤维机身无人机
低空基础设施建设
在低空基础设施建设方面，玄武岩纤维同样发挥着重要作用。它可以与混凝土等材料进行复合，应用于机场跑道和停机坪的建设工作中。通过加入玄武岩纤维，能够显著提高跑道和停机坪的使用寿命与承载能力，确保机场设施的高效稳定运行，例如玄武岩纤维格栅可应用于机场跑道路面的增强。在塔台和导航设施的制造过程中，玄武岩纤维可用于制造塔架、天线支架等结构部件。由于玄武岩纤维具有出色的抗风性能，能够有效提高这些结构部件的抗风能力与稳定性，保障导航设施在复杂气象条件下的正常工作。此外，玄武岩纤维还具有不导电性以及吸波透玻性，基于这些特性，其在制作雷达罩、5G天线罩等无人机基础设施建设方面也展现出了一定的发展潜力。
结语
低空经济领域前景广阔，潜力无限。玄武岩纤维作为一种高性能的新型材料，凭借其在多个维度上的性能优势，能够全方位满足低空经济产业链的需求，以后必将在低空经济领域绽放更加耀眼的光芒，为该领域的发展注入源源不断的动力。
参考来源：
罗理达.改性玄武岩纤维及鳞片的制备与性能研究
赵兵朝，温婕，翟迪.玄武岩纤维基矸石充填材料流变特性研究
科技日报
(中国粉体网编辑整理/月明)
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