玄武岩纤维：从火山岩浆到航天器的“黑科技”材料

玄武岩纤维：从火山岩浆到航天器的“黑科技”材料

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人民网

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来源

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http://finance.people.com.cn/n1/2024/0830/c1004-40309139.html

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2024年6月4日，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。这面仅重11.3克的国旗，采用了一种特殊的材料——玄武岩纤维。这种源自火山岩浆的新型材料，正在以其卓越的性能，悄然改变着航空航天领域的材料选择。

玄武岩纤维的制备过程堪称现代科技的奇迹。首先，精选的玄武岩矿石经过破碎、分选等预处理工序，确保原料的均质化。随后，这些矿石被送入熔窑，在1450-1500℃的高温下熔融成岩浆。最关键的一步是拉丝工艺，通过铂铑合金漏板的精密控制，岩浆被拉制成直径仅为5微米的细丝，这一精度相当于人类头发丝直径的三分之一。

这一过程对温度控制要求极高，类似于“拔丝红薯”中糖浆温度的掌控。经过不断的技术攻关，目前最先进的玄武岩纤维已经可以达到每根纤维长度万米、直径5微米的惊人水平。

玄武岩纤维之所以能在航空航天领域大放异彩，得益于其一系列卓越的性能。它不仅继承了玄武岩本身的高硬度、高强度、高耐磨性，还在纤维化过程中获得了优异的柔韧性、耐温性和化学稳定性。

最引人注目的是其耐温性能，能够在-269℃至700℃的极端温度范围内保持稳定，这一特性在太空环境中尤为重要。此外，玄武岩纤维还具有优异的耐辐射性能，能够抵御太空中的强烈宇宙射线，同时对各种化学物质有很强的抵抗力，不易腐蚀。

与传统的碳纤维相比，玄武岩纤维在某些方面展现出独特的优势。虽然碳纤维在强度和模量上略胜一筹，但玄武岩纤维的耐温范围更广，且成本相对较低，具有更高的性价比。更重要的是，玄武岩纤维的原材料——玄武岩，在我国储量丰富，这为大规模应用提供了坚实的资源保障。

玄武岩纤维在航空航天领域的应用前景广阔。在嫦娥六号任务中，除了月面国旗，玄武岩纤维还被用于制造月球车轮胎。其高硬度、高强度和耐磨性，加上优异的耐温性能，使得月球车能够在月球表面极端恶劣的环境下可靠运行。

在未来的深空探测任务中，玄武岩纤维有望在更多领域发挥作用。例如，它可以用于制造太空服的面料和防护层，利用其耐辐射、耐温、耐腐蚀等性能保护宇航员安全。在建造月球基地时，玄武岩纤维可以作为梁、板、柱等建筑材料的主要成分，确保结构在极端环境下的稳定性和安全性。

随着技术的不断进步，玄武岩纤维产业正迎来快速发展期。据统计，2021年全球玄武岩纤维市场规模达到2.05亿美元，预计到2028年将增长至4.32亿美元，年均复合增长率高达12.6%。中国作为全球最大的玄武岩纤维生产基地，2021年市场规模已达2.43亿元，预计2028年将突破6.54亿元。

目前，玄武岩纤维的应用已从航空航天扩展到多个领域。在建筑行业，它被用于制造高性能的复合筋和土工格栅，提升混凝土结构的稳定性和耐久性。在汽车制造业，玄武岩纤维复合材料用于制造车身和底盘部件，实现轻量化的同时提高碰撞安全性。在环保领域，玄武岩纤维还被用作汽车尾气净化的载体材料，展现出良好的应用前景。

随着制备技术的不断改进和成本的持续降低，玄武岩纤维的应用领域将进一步拓展。在航空航天领域，它有望在更多型号的飞行器上得到应用，特别是在需要耐高温、耐辐射的部位。同时，玄武岩纤维在深海探测、火星探测等极端环境下的应用也值得期待。

从月球到火星，从深海到高空，玄武岩纤维正在以其独特的优势，为人类探索未知世界提供强有力的支持。这种源自地球深处的神奇材料，正在开启一个全新的材料应用时代。