中国粉体网讯 石英纤维作为一种由天然水晶或高纯石英为原料制备的高性能无机纤维,具有耐烧蚀性、抗热震性、优异介电性能,在国防军工与航空航天领域具有不可替代的战略价值。这种高性能无机纤维,看似不起眼,却贯穿了从AI服务器到深空探测的多个核心场景,更成为衡量一个国家高端制造实力的重要标志。
石英纤维的制备方法主要是棒拉丝法,这种方法首先是将高纯二氧化硅粉料或水晶拉成2mm左右的石英玻璃棒,然后加热熔融石英棒,并从熔融处引丝,集成一束,经过集束轮涂浸润剂,由高速旋转的拉丝机牵引,连续地由排轮卷绕在绕丝筒上,成为连续石英玻璃纤维原丝。

棒拉丝法(气体加热)石英纤维生产设备示意图
1-送棒机;2-气体加热燃烧装置;3-拉丝机;4-石英棒
石英纤维的“全能应用”
凭借独特的核心性能,石英纤维的应用场景早已渗透到高端制造的方方面面,从电子通信到航空航天,每一个领域都离不开它的支撑。
电子通信领域:高频高速时代的“高速公路”
石英纤维在电子通信高频高速、高算力场景应用前景广阔。石英纤维布被视作第三代玻璃纤维布,介电稳定、热膨胀系数低且耐高温。
第一代E玻纤低介电布Dk约4.3、Df约0.002,适用于20GHz及以下消费电子与基站;第二代D玻纤布Dk约3.5、Df约0.0015,适配50GHz及以下服务器、交换机;第三代石英纤维布性能大幅突破,Dk约2.3、Df仅0.0009,可用于100GHz以上AI服务器、1.6T高速光模块等超高频场景。
其超低介电损耗特性推动电子材料向高频高速低损耗升级,作为覆铜板核心基材,能降低信号损耗与延迟。目前全球能稳定供应该产品的厂商稀缺,供需格局有望延续,掌握核心技术的企业将迎来重要市场机遇。
航空航天+海洋船舶:战略装备的“防护铠甲”
石英纤维在航空航天领域的应用集中体现在雷达系统、热防护结构及轻量化部件等方面。其介电常数与损耗极低,制成的复合材料透波性、强度与耐热性优异,常用于战机、导弹雷达天线罩,提升探测与制导精度;复合吸波材料可实现结构承载与隐身一体化。其熔点达1700℃,热膨胀系数低、抗热震性好,可用于航天器热防护层与隔热瓦,抵御高温烧蚀。在民用航空中,它轻量化且耐高温,应用于发动机短舱等高温部件;深空探测中也可满足极端环境使用需求。在舰船领域,它耐盐雾、介电性能优异,适用于雷达天线罩并助力舰船隐身。依托核心性能优势,石英纤维显著提升装备探测、隐身与极端环境适应性,具有重要战略价值。
隔热领域:高端场景的“安全卫士”
石英纤维凭借耐高温、低热导率、电绝缘性好及柔韧可设计等特点,在防隔热领域应用广泛。在新能源汽车领域,其制成的防火隔热毯可阻隔电池热失控时的高温与火焰蔓延;在建筑领域可制作防火帘、防火布等防火屏障,阻挡火势扩散。同时,其高纯、低热导的特性,适用于半导体、光伏、光学玻璃等高温炉膛隔热内衬,且不会污染硅片、晶棒,优于普通陶瓷纤维。不过其生产成本较高,难以全面替代传统隔热材料,目前仅用于高要求场景。未来行业发展关键在于优化工艺、降低成本,平衡安全效益与产品价值。
全球格局:国外垄断vs中国突围
当前,全球石英纤维产业呈现出高度集中与差异化发展的格局,核心技术长期由西方国家主导。国外企业纷纷将其视为战略材料,严密限制向我国出口,形成了技术与市场的双重封锁。
国外龙头:各有侧重,垄断核心技术
法国圣戈班公司自上世纪60年代起建立了从石英纤维纱线、毡材到预制件的完整产品体系,其技术优势体现在对如9μm、12.5μm、14μm 的单丝直径精确控制,以及开发了针对环氧(EP)、双马来酰亚胺(BMI)、酚醛(PF)及氰酸酯(CE)等多种树脂体系的多型号高性能专用浸润剂并具有广泛的应用适配性,其技术进程与产品开发种类反映了该材料从特种需求向规模化应用的转变。
美国石英纤维技术发展源于国防与航天尖端需求,产品具有极高的质量稳定性与深度定制化的优势特点。以美国JPS Composite Materials公司的 Astroquartz®系列石英纤维为例,其通过99.99%纯度的熔融石英纱线织成,其中 Astroquartz®Ⅱ和Astroquartz®Ⅲ两种类型其纤维直径分别为9μm和14μm,同时开发了十余种专用浸润剂体系,实现了对环氧、双马来酰亚胺、聚酰亚胺及氰酸酯等不同树脂基体的精确匹配。美国AGY公司作为在第三代低介电常数(Low Dk)石英布领域上的技术参与者,通过紧密的产学研协同实现持续技术迭代的能力并构筑了极深的技术壁垒。
日本在石英纤维的技术发展路径以精密化为特点,侧重于满足高端电子领域的应用。其中信越化学工业株式会社在石英纤维纯度和均匀性控制方面具有独特技术优势。日东纺、三菱化学株式会社等企业是全球高频高速覆铜板核心基材的重要供应商,其在对纤维纯度控制、开发低热膨胀系数(Low CTE)布及低介电常数布方面积累了深厚优势。
俄罗斯则发展了以满足高超声速飞行器需求为导向的石英纤维技术体系,尤其是在超高温环境下长期使用的石英纤维织物方面有独特技术积累。NPO Stekloplastik公司以棒拉法采用天燃气—氧气熔融工艺生产SiO2质量分数≥99.95%的石英纤维纱线和粗纱、分散石英纤维、各种结构的织物和胶带形式
的石英材料。公司开展了1.5~2 μm 超细直径制备及其在真空分散态下绝热性能的构效关系研究,产品被用作航天飞行器的热保护系统。
中国企业:后发先至,打破垄断壁垒
相较于国外,我国石英纤维的研究和生产起步较晚,但近年来发展迅猛,涌现出一批优秀企业,逐步打破国外垄断,形成了产品多层次、应用领域互补的产业格局,其中不乏行业标杆企业。
湖北菲利华石英玻璃股份有限公司是国内规模最大、品类最全的石英纤维生产商,1980年成功试制石英玻璃纤维。公司紧跟国家战略、坚持研发,构建起石英纤维纱、布、套管、棉、2.5D/3D编织物等全链条产品体系,走出国产化自主创新之路,实现从跟跑到并跑、部分领跑的跨越。公司攻克多项核心技术,高空心度、超细及异形截面石英纱均为国内外首创,性能国际领先;自主研发十余种专用浸润剂,实现多种超薄石英电子布国产化,满足高频高速覆铜板需求。同时掌握立体编织、大尺寸预制体制造技术,有力保障航空航天、半导体等高端领域材料自主供应,助力打破国外垄断,提升产业链安全与竞争力。

中材科技股份有限公司是经原国家经济贸易委员会批准,由原中国中材集团公司作为主发起人,于2001年12月28日在国家工商行政管理总局注册设立的股份制企业。2006年11月20日,中材科技股份有限公司A股股票在深圳证券交易所上市。拥有完整的非金属矿物材料、玻璃纤维、石英纤维、纤维复合材料技术产业链,是我国特种纤维复合材料领域集研发、设计、产品制造与销售、技术装备集成于一体的高新技术企业。业务产品紧扣新能源、航空航天、节能减排等应用领域。
河南神玖天航新材料股份有限公司经多年潜心研究石英纤维核心技术,成功研制出全自动化生产线,是全国少有的石英纤维规模化生产企业。产品可应用于高档建筑消防防火帘、透波、超高温防火消防服,避火服材料、工业耐腐蚀材料等领域。
结语
石英纤维是高端制造关键战略材料,关乎国防安全与产业链自主可控。国外在核心工艺上仍实施技术封锁,国内以菲利华为代表的企业已实现突破,但全面打破垄断仍任重道远。未来需企业持续攻关、国家政策支持,抢抓产业机遇,实现国产材料自主崛起。
参考来源:
各企业官网;湖北日报
刘俊龙,杨恺.石英纤维材料赋能国家科技工业发展:机遇与挑战
白孟钊等.石英纤维增强的PTFE基板性能研究
(中国粉体网编辑整理/九思)
注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!
















