玄武巖是一種由火山噴發(fā)出的巖漿在地表冷卻后，凝固而成的致密狀或泡沫狀結(jié)構(gòu)巖石，由于其結(jié)構(gòu)均一， 硬度高， 孔隙小，通常被用做公路、鐵路、機(jī)場跑道等所需的優(yōu)質(zhì)建筑石材和裝飾材料。然而卻很少有人知道，玄武巖還可高溫抽絲制成綠色環(huán)保的高性能纖維產(chǎn)品，并與碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維一道被共列為世界上四大高技術(shù)纖維產(chǎn)品。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國秦嶺南麓、甘肅祁連山、黑龍江五大連池、吉林長白山、新疆準(zhǔn)噶爾盆地、西藏喜馬拉雅山、青海昆侖山、山西大同、四川盆地以及華南沿海一帶都有大量的玄武巖礦藏分布，例如僅山西省大同境內(nèi)就有綿延50平方公里的玄武巖火山巖，預(yù)估儲存量為180億噸，預(yù)估價值達(dá)3000億元，其礦藏儲量極為可觀。

因此我國用玄武巖礦石加工制成的連續(xù)玄武巖纖維，其原材料成本幾乎可以忽略不計(jì)，與其它三種高技術(shù)纖維相比，有著極大的生產(chǎn)成本下降空間。與此形成鮮明對照的是，美國、俄羅斯、德國、英國、法國、日本、韓國等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家適合拉制連續(xù)纖維的火山玄武巖資源卻并不多。本文根據(jù)國內(nèi)外所發(fā)表的公開資料，對連續(xù)玄武巖纖維在國防及高科技領(lǐng)域的應(yīng)用及我國連續(xù)玄武巖纖維最新發(fā)展近況做一簡要背景解讀。據(jù)公開資料報道，玄武巖纖維直徑僅是頭發(fā)絲的1/10，重量是同直徑鋼筋的1/3，抗拉強(qiáng)度是鋼筋的4倍，使用溫度更可高達(dá)700℃，以連續(xù)玄武巖纖維為增強(qiáng)體制成的各種性能優(yōu)異的復(fù)合材料憑借其絕緣性能好、高溫過濾性佳、抗輻射、透波性能佳，被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、消防、環(huán)保、汽車船舶制造、工程塑料、建筑等軍民用領(lǐng)域，故連續(xù)玄武巖纖維也被譽(yù)為21世紀(jì)的新型材料，低端碳纖維材料的理想替代品，是一種“點(diǎn)石成金”的新型環(huán)保纖維。

法國人Paul是想到用玄武巖拉制連續(xù)纖維的第一人，早在1922年就申請了相關(guān)專利，但在當(dāng)時卻并沒有進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的生產(chǎn)。直到1953年，由于其性能被當(dāng)時前蘇聯(lián)政府所看好，并應(yīng)用于本國的國防軍事工業(yè)領(lǐng)域。但是當(dāng)時生產(chǎn)連續(xù)玄武巖纖維的技術(shù)并不發(fā)達(dá)，生產(chǎn)效率低且耗資巨大，大量應(yīng)用的還是技術(shù)較為簡單的超細(xì)玄武保溫巖棉。由于國防工業(yè)的迫切需求迫使前蘇聯(lián)科學(xué)家不斷地進(jìn)行生產(chǎn)工藝改良，直到1985年才在前蘇聯(lián)的烏克蘭纖維實(shí)驗(yàn)室率先實(shí)現(xiàn)了連續(xù)玄武巖纖維工業(yè)化生產(chǎn)。它的基本原理是將玄武巖礦石在1450℃ 至1500℃熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板制成連續(xù)纖維。其開發(fā)的200孔玄武巖熔融拉絲技術(shù)，使其能耗降低了 2.5 倍，從而大大減少了生產(chǎn)成本。20世紀(jì)90年代，由于前蘇聯(lián)的解體，玄武巖纖維的生產(chǎn)技術(shù)才被逐漸公開。

在此之前，前蘇聯(lián)獨(dú)創(chuàng)的玄武巖纖維產(chǎn)品主要應(yīng)用于軍工行業(yè)，很少向外界報道。例如1975年7月17 日與美國“阿波羅”號宇宙飛船對接的前蘇聯(lián)“聯(lián)盟-19”號宇宙飛船，其結(jié)構(gòu)材料上就應(yīng)用了前蘇聯(lián)生產(chǎn)的連續(xù)玄武巖纖維（CBF）。俄羅斯還用連續(xù)玄武巖纖維制造了無磁抗振的新型的掃雷艦艇。雖然前蘇聯(lián)的解體從客觀上影響了連續(xù)玄武巖纖維技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，但由于其自身擁有的獨(dú)特優(yōu)異性能，仍然引起了歐美日等國家的高度關(guān)注。例如2003年美國軍方就直接收購了烏克蘭國內(nèi)一個年產(chǎn)能達(dá)1000噸的連續(xù)玄武巖纖維的生產(chǎn)工廠，其連續(xù)玄武巖纖維制品100%用于國防軍工領(lǐng)域，目前產(chǎn)能已經(jīng)提高到4000噸 /年，但具體研究應(yīng)用至今對外秘而不宣。就連碳纖維工業(yè)最為發(fā)達(dá)的日本，也從烏克蘭引進(jìn)了相關(guān)技術(shù)，2011年在福島地區(qū)建立了玄武巖纖維公司，雖然由于種種原因至今尚未開工生產(chǎn)，但也說明其一直未放棄對玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)的研究。

我國的玄武巖纖維開發(fā)在上世紀(jì)七十年代也做過一些基礎(chǔ)研發(fā)工作，但由于種種原因，只持續(xù)幾年就不了了之。直到上個世紀(jì)九十年代中后期，為了滿足某引進(jìn)重型戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)、儀表艙、飛行員座椅隔溫防震材料的需要，國家才又專撥經(jīng)費(fèi)重新啟動了玄武巖纖維項(xiàng)目研究。由于玄武巖纖維的拉伸強(qiáng)度相當(dāng)于T300碳纖維，隔熱及耐高溫氧化、耐核輻射性能等則高過碳纖維，而價格僅僅是碳纖維的八分之一，因此引起了國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)的廣泛興趣。經(jīng)過20年左右的時間，在國內(nèi)科研生產(chǎn)部門的不斷探索下，已和俄羅斯、烏克蘭一樣，成為少數(shù)幾個擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)生產(chǎn)技術(shù)的國家，并大有后來者居上的態(tài)勢。截止到2018年，我國從事玄武巖纖維生產(chǎn)的企業(yè)約有20余家，總產(chǎn)能約為3萬余噸，實(shí)際總產(chǎn)量約為1萬噸，均居世界第一。山西大同，河北邯鄲等地更是雄心勃勃的欲將其生產(chǎn)規(guī)模分別擴(kuò)大至5萬噸、2萬噸。隨著池窯生產(chǎn)新技術(shù)和拉絲漏板新工藝的突破，其單位生產(chǎn)成本還有望繼續(xù)大幅下降。

在國防工業(yè)領(lǐng)域，連續(xù)玄武巖纖維在我國也得到了廣泛的應(yīng)用。由于其具有較高的電絕緣性和較高的電磁波透過性，可用于天線整流罩、雷達(dá)及其他無線電設(shè)備等。其優(yōu)異的耐高溫及較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)，已被廣泛的用于導(dǎo)彈、飛機(jī)等產(chǎn)品的隔熱產(chǎn)品。其優(yōu)異的吸音和隔音性能，具有良好的聲隱身性能，可用于航空發(fā)動機(jī)、氣動設(shè)備廢氣系統(tǒng)的絕熱隔音材料。在人防工程領(lǐng)域，已廣泛的使用玄武巖纖維防火保溫材料來解決地下工程“節(jié)能”、“防火”、“抗爆”等多個難題。我國的海島海防工程使用的珊瑚礁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在嚴(yán)酷島礁環(huán)境下的耐久性問題突出，僅僅在高溫高濕高鹽的環(huán)境下使用6個月，鋼筋梁底部就發(fā)生了銹蝕膨脹，嚴(yán)重影響了國防戰(zhàn)備。而使用連續(xù)玄武巖纖維來代替鋼筋，耐腐蝕性能極為優(yōu)異，為解決島礁結(jié)構(gòu)耐久性問題提供了新的思路。

連續(xù)玄武巖纖維通過與芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維混雜使用還大大提高了防彈材料的綜合性能。我國軍方科研部門研究表明，由聚氨酯泡沫、超高分子量聚乙烯纖維和玄武巖纖維組合形成的夾心式防護(hù)結(jié)構(gòu)，裝甲結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能能夠達(dá)到純鋼裝甲的3倍，同時又具備優(yōu)異的抗高溫性能。連續(xù)玄武巖纖維性能的提高還大有潛力可挖，由于在其制備過程中表面極易產(chǎn)生微裂紋，這也是影響其性能繼續(xù)提高的重要因素。我國科學(xué)家最近采用了一種微膠囊自修復(fù)技術(shù)來自動修復(fù)表面的微裂紋，使得玄武巖纖維的長期力學(xué)性能得到大幅提高。