氧化鋯（ZrO2)纖維是一種多晶無機耐火纖維，耐高溫(熔點高達2700℃)、抗氧化、耐酸堿腐蝕、化學性能穩(wěn)定、隔熱性能優(yōu)異，且常溫下絕緣而高溫下導(dǎo)電，因此氧化鋯纖維及其制品纖維板、纖維布、纖維氈等在航空航天、原子能、冶金和石油化工等行業(yè)有著極大的應(yīng)用需求。
氧化鋯纖維制備方法
目前，常見的制備氧化鋯纖維按成型工藝有:溶液浸漬法、溶液噴絲熱解法、溶液靜電紡絲法、膠體拉絲法、膠體甩絲法、泥漿擠絲法等。
溶液浸漬法
該方法制作方便，原料易得。可以直接制備氈和紙，而不需要另外紡織工藝，此外，生產(chǎn)時占地面積小。但是粘膠絲浸在溶液中得到前驅(qū)體，顆粒填充于粘膠絲氣孔中的幾率是隨機的，前驅(qū)體中的含量較低，有機成分含量較高，在燒結(jié)過程中體積收縮大，工藝控制復(fù)雜，有時得到的纖維顆粒不夠均勻，氣孔率較高。
溶液噴絲熱解法
該方法采用具有一定粘度、表面張力小的鋯鹽溶液作為成絲材料，通過噴嘴將溶液噴入熱空氣中，噴出的溶液由于具有一定的粘度，在熱空氣中運動時能保持絲狀，同時絲狀溶液中的溶劑發(fā)生蒸發(fā)，從而獲得氧化鋯纖維。
溶液靜電紡絲法
靜電紡絲已經(jīng)被認為是非常簡單和高效的制造納米纖維的方法。聚合物溶液或熔體、有機無機溶膠或納米復(fù)合材料，在具有適當?shù)膹椥哉扯葪l件下，大都可以通過靜電紡絲的方法制備納米或亞微米級超細纖維。
膠體拉絲法
用此法制備氧化鋯纖維適用于連續(xù)氧化鋯纖維的制備，在一定的牽引力下將有一定粘度的液體拉制出細絲，此法可以制備出連續(xù)氧化鋯纖維。
拉絲工藝對溶液要求很高，而且當纖維中溶劑揮發(fā)后，纖維失去柔韌性，容易斷裂。
膠體甩絲法
將粘性液體置于高速離心機中，在高速離心力作用下，流體通過特制的細孔，由于流體本身具有一定的粘性，形成細的纖維狀細絲，德國公司的專利是將有一定粘度的有機聚合物與水溶性鋯鹽的混合溶液，通過高速離心機離心甩制成氧化鋯纖維。
此法產(chǎn)量高，成品中渣球量少，對原料本身性能要求不太高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。但是所得纖維中有機物含量很高，而且加熱時產(chǎn)生很多腐蝕性氣體。
泥漿擠絲法
泥漿擠絲法制備氧化鋯陶瓷纖維是將有機粘結(jié)劑與粒徑在50nm一1um范圍內(nèi)的氧化鋯微粒均勻混合后擠出成泥條，再進行高溫燒成制得氧化鋯陶瓷纖維。
泥漿擠絲法制備氧化鋯陶瓷纖維要求氧化鋯粉體顆粒細小，尺寸均勻，制備的纖維直徑比較粗，而且制備成的氧化鋯纖維中含有大量的有機物，高溫處理后所得的氧化鋯纖維陶瓷往往含有大量氣孔。
氧化鋯纖維性能影響因素
強度
氧化鋯纖維的強度與其結(jié)構(gòu)狀況息息相關(guān)。由于氧化鋯纖維為多晶陶瓷結(jié)構(gòu)，由大量的晶粒堆積排列而成，因此纖維的強度大小將取決于以下幾種本征因素:結(jié)構(gòu)缺陷的多少、晶粒燒結(jié)的程度、晶界雜質(zhì)狀況、晶相組成、晶粒大小、均勻性和排列取向、纖維直徑等等。
連續(xù)性
前驅(qū)體紡絲液的可紡性好壞是決定纖維能否連續(xù)的關(guān)鍵，而在有機聚鋯法制備氧化鋯纖維中，紡絲液可紡性的好壞主要取決于含鋯聚合物分子的特性如聚合度、分子量范圍、是否為直鏈線型分子等。
直徑
氧化鋯纖維的直徑主要取決于紡絲所得前驅(qū)體纖維的直徑，而前驅(qū)體纖維的直徑則受紡絲工藝的影響。在合適的紡絲技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)，減小噴絲孔徑、降低紡絲液粘度、提高紡絲壓力和紡絲速度，可以降低前驅(qū)體纖維的直徑。
密度
纖維的密度主要受氣孔率的影響，氣孔率越低，纖維燒結(jié)的越致密，則其表觀密度越接近于其真密度。不同晶相的氧化鋯，其密度不同，立方相和四方相氧化鋯的密度相對較大，分別約為6.11g/cm3和6.06g/cm3，而單斜相的密度相對最小，約5.68g/cm3。與其他纖維相比，氧化鋯纖維的密度稍高，是其不足之處。
透明性
纖維的透明性主要取決于纖維的晶粒粒徑，以及氣孔和微裂縫等缺陷的尺寸和數(shù)量等。前期熱處理時升溫越快，可分解物脫出越急劇，形成的氣孔和微觀裂縫就越多;后期高溫燒結(jié)時間越長，晶粒長的越大，2種情況都是導(dǎo)致纖維不透明的主要原因。
晶粒大小
晶粒在高溫燒結(jié)時會逐漸長大，粒徑大小與燒結(jié)溫度的高低和燒結(jié)時間的長短有重要關(guān)系。
晶粒的過度長大會嚴重惡化纖維性能，因而在保證晶粒充分燒結(jié)的條件下，應(yīng)盡量縮短燒結(jié)時間，以避免晶粒的過度長大。高壓環(huán)境和晶粒生長抑制劑如Al2O3等可以在一定程度上抑制晶粒的長大。
氧化鋯纖維應(yīng)用
航空航天
可以用于航天飛機、航天器用絕熱與結(jié)構(gòu)增強材料;如先進航天飛機的超高溫表面絕熱材料及特殊防熱結(jié)構(gòu)的高性能絕熱材料，各種載人飛行器的超高溫復(fù)合材料，如航天器的前錐體和翼前緣的結(jié)構(gòu)、燒蝕、超高溫絕熱材料等。
美國進行氧化鋯材料研究的Zircar公司于20世紀60年代首先開發(fā)研制出氧化鋯纖維材料，研究發(fā)現(xiàn)，它所具有的優(yōu)良性能使其特別適合用作高壓鎳氫電池的隔膜材料，并已將其產(chǎn)業(yè)化成功應(yīng)用于衛(wèi)星等航天器中。
冶金與化工
氧化鋯纖維是超高溫條件下理想的絕熱保溫材料，因此廣泛應(yīng)用于各種高溫爐的爐襯絕熱保溫等。氧化鋯纖維可以加工成或制造成各種制品，主要包括氧化鋯纖維氈、氧化鋯纖維紙、氧化鋯纖維布及剛性氧化鋯纖維制品等，根據(jù)其形態(tài)的不同，可以在不同的環(huán)境下使用。例如空間熔煉爐、原子能反應(yīng)堆、工業(yè)窯爐用超高溫隔熱材料。
復(fù)合材料
氧化鋯纖維可以與許多金屬或合金復(fù)合，制備寬溫度范圍使用的超強金屬基復(fù)合材料。
如氧化鋯纖維與氮化物復(fù)合材料能有效提高材料的熱性能。與玻璃復(fù)合，制成高強絕熱玻璃。
其他領(lǐng)域
可以作為催化反應(yīng)膜材料，用于高溫化學反應(yīng)催化劑載體和汽車尾氣凈化載體。也能作為通訊衛(wèi)星高能電池用隔膜、支撐體及隔熱材料。氧化鋯纖維還用于氣體、液體分離和純化，氧氣含量測定等。
參考來源
張旺璽等.氧化鋯纖維的制備、性能和應(yīng)用
劉和義等.氧化鋯連續(xù)纖維的制備進展與應(yīng)用前景
劉貴雙.氧化鋯纖維及纖維板的制備與性能研究
何順愛.氧化鋯纖維和制品的制備及燒結(jié)過程
