中國(guó)粉體網(wǎng)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(zhǎng)石，化學(xué)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、吸水率低。玄武巖分布廣泛、組分特點(diǎn)鮮明，將其加工成具有附加值的產(chǎn)品，對(duì)實(shí)現(xiàn)變廢為寶、改善環(huán)境、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。隨著對(duì)其研究的不斷深入，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種性能優(yōu)異的產(chǎn)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(guó)重點(diǎn)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(guò)程簡(jiǎn)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(xué)性能、耐溫性能、耐化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，是繼超高分子量聚乙烯纖維、碳纖維、芳綸纖維之后，我國(guó)重點(diǎn)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(wú)添加、成本低，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)廢氣，獲得了“點(diǎn)石成金”的美譽(yù)，近年來(lái)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、建筑、環(huán)保、化工、軍工、航空航天等領(lǐng)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?yàn)樾鋷r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(xué)成分決定了纖維的組分，進(jìn)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(dòng)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(xué)成分分布
玄武巖纖維的性能
力學(xué)性能
纖維材料的密度、拉伸強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長(zhǎng)率是評(píng)價(jià)其力學(xué)性能優(yōu)良的重要指標(biāo)。
各種纖維力學(xué)性能對(duì)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(qiáng)度和彈性模量均高于E-玻璃纖維，與高強(qiáng)玻纖和芳綸纖維相當(dāng)，與碳纖維差距較大。然而，玄武巖纖維在斷裂伸長(zhǎng)率方面的表現(xiàn)卻要優(yōu)于碳纖維和芳綸纖維。
熱學(xué)性能
玄武巖纖維的耐熱性能優(yōu)異，軟化點(diǎn)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(shí)，其斷后強(qiáng)度比初始強(qiáng)度下降15%～20%；如果將其在780～820℃下進(jìn)行熱處理，耐熱溫度甚至可達(dá)860℃，而在該溫度下，礦棉只能保持50%～60%的強(qiáng)度，玻璃棉則完全失去強(qiáng)度。
其它性能
玄武巖纖維除了力學(xué)性優(yōu)異、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(xiàng)性能參數(shù)處于領(lǐng)先
2.玄武巖纖維在低空領(lǐng)域的應(yīng)用
無(wú)人機(jī)制造
由于玄武巖纖維高強(qiáng)度、低密度的特性，可用于制造無(wú)人機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、螺旋槳等部件，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)減輕無(wú)人機(jī)的重量，提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力和載荷能力，大大提高了無(wú)人機(jī)的作業(yè)效率和可靠性。同時(shí)，玄武巖纖維還可以用于制造無(wú)人機(jī)的電池外殼、傳感器外殼等部件。此外，無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中可能會(huì)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(wú)人機(jī)的防護(hù)外殼或防護(hù)套，從而保護(hù)無(wú)人機(jī)內(nèi)部的電子設(shè)備和機(jī)械結(jié)構(gòu)免受外界環(huán)境的影響。
玄武巖纖維機(jī)身無(wú)人機(jī)
低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
在低空基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(jìn)行復(fù)合，應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)跑道和停機(jī)坪的建設(shè)工作中。通過(guò)加入玄武巖纖維，能夠顯著提高跑道和停機(jī)坪的使用壽命與承載能力，確保機(jī)場(chǎng)設(shè)施的高效穩(wěn)定運(yùn)行，例如玄武巖纖維格柵可應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)跑道路面的增強(qiáng)。在塔臺(tái)和導(dǎo)航設(shè)施的制造過(guò)程中，玄武巖纖維可用于制造塔架、天線支架等結(jié)構(gòu)部件。由于玄武巖纖維具有出色的抗風(fēng)性能，能夠有效提高這些結(jié)構(gòu)部件的抗風(fēng)能力與穩(wěn)定性，保障導(dǎo)航設(shè)施在復(fù)雜氣象條件下的正常工作。此外，玄武巖纖維還具有不導(dǎo)電性以及吸波透玻性，基于這些特性，其在制作雷達(dá)罩、5G天線罩等無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面也展現(xiàn)出了一定的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
結(jié)語(yǔ)
低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域前景廣闊，潛力無(wú)限。玄武巖纖維作為一種高性能的新型材料，憑借其在多個(gè)維度上的性能優(yōu)勢(shì)，能夠全方位滿足低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的需求，以后必將在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域綻放更加耀眼的光芒，為該領(lǐng)域的發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力。
參考來(lái)源：
羅理達(dá).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?qǐng)?bào)
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