玄武岩纖維

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玄武岩纖維（Basalt Fiber）是以天然玄武岩礦石為原料，經破碎、篩選、清洗後，在1450°C至1500°C的高溫下熔融，再透過鉑銠合金拉絲漏板高速拉製而成的連續無機纖維。玄武岩纖維主要由二氧化矽、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵及二氧化鈦等氧化物組成，天然產品一般呈褐色，部分帶有金色光澤。按形態及用途，玄武岩纖維可分為連續纖維（用於複合材料補強）、短切纖維（用於隔熱材料）及超細纖維（用於高品質隔音防火材料）三大類。

玄武岩纖維屬於新型無機環保綠色高效能纖維材料，其生產過程不添加硼、氟等化學助劑，從源頭杜絕污染；產品廢棄後可在環境中自然降解，不會殘留有毒物質，因而被譽為「21世紀的綠色材料」。目前，中國已將玄武岩纖維列為重點發展的四大纖維（碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯、玄武岩纖維）之一，並實現了大規模工業化生產。

## 發展歷史

人類利用玄武岩纖維的歷史可追溯至19世紀。1840年，英國威爾斯人試製出蓬鬆狀的短細玄武岩棉，為玄武岩材料探索之肇始。1923年，美國人Paul Dhe首次嘗試製造玄武岩連續纖維，並獲發美國專利第1,462,446號，惟該技術並未立即轉化為大規模工業化生產。20世紀50年代，蘇聯莫斯科玻璃和塑料研究院開發出玄武岩連續纖維；1985年，烏克蘭纖維實驗室建成投產首台工業化生產爐，採用200孔漏板、組合爐拉絲工藝。前蘇聯遂於80年代中期投入工業化生產。冷戰期間，相關技術主要用於軍事及航空航天領域；1995年技術解密後，玄武岩纖維逐步擴展至廣泛的民用領域。

進入21世紀，中國在玄武岩纖維領域迅速崛起，已成為全球最大的玄武岩纖維生產國。2024年，全球超過六成的玄武岩纖維產自中國；據不完全統計，全球玄武岩纖維年產能達50萬噸，產量為8萬噸，而中國產能達30萬噸，產量達5萬噸。產業形成了以四川為核心、多區域協同發展的格局。2024年6月，嫦娥六號著陸器攜帶以玄武岩纖維織造的五星紅旗在月球背面成功展開，這是中國首次在月球背面獨立動態展示國旗，驗證了該材料在深空極端環境下的可靠性，被視為航太材料應用領域的一項重要突破。

## 生產工藝

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玄武岩連續纖維的生產採用一步法工藝：玄武岩礦石經破碎、篩選、清洗及磁選提純後，投入池窯中一次加熱至1450°C至1500°C，完成熔融、均質化並直接拉絲成形，後續製成複合材料則以低能耗的「冷技術」加工。原料宜選用高酸度（二氧化矽含量46%以上）、低鐵含量的玄武岩礦源，以確保纖維品質穩定。有別於玻璃纖維的生產，玄武岩纖維的原料僅經清洗後即直接熔融，整個過程中基本上毋須添加其他化學物質。

熔體通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉製，形成直徑通常為10至20微米的連續纖維，這遠高於可吸入顆粒的5微米閾值，因此玄武岩纖維被視為石棉的安全替代品。最後，纖維在冷卻過程中塗覆專用浸潤劑，以保護表面、修復微細裂紋，並改善其與後續複合材料基體的界面結合性能，再經集束、烘乾及卷繞等工序，製成成品。

目前，中國已攻克2400孔漏板智能化拉絲、熔融體均質化控制等多項關鍵技術。以四川炬原玄武岩纖維科技有限公司為例，其萬噸池窯項目採用行業先進的2400孔鉑金漏板拉絲工藝與智能卷繞系統，能將玄武岩礦石經1500°C熔煉後直接轉化為連續纖維，生產直徑6至22微米的各類規格產品。隨著智能化水平不斷提升，頭部企業的產品良品率已顯著提高，部分企業的拉絲效率較傳統工藝提升300%。

## 性能特點

玄武岩纖維憑藉其獨特的化學組成與微觀結構，在各項性能指標上表現突出，兼具高性價比與環境友善雙重優勢。玄武岩纖維的性能接近T300級碳纖維，顯著優於玻璃纖維，價格則僅為碳纖維的十分之一。

力學性能

玄武岩纖維的抗拉強度可達2500至4800 MPa，約為普通鋼材的3至4倍；彈性模量與高強度S玻璃纖維相當，彎曲強度可達1200 MPa。其強度、剛度及耐久性能達到或超過芳綸纖維，工藝能耗約為碳纖維的十六分之一，被業界定義為「介乎玻璃纖維與碳纖維之間，極具性價比」的高性能連續纖維材料。

下表列出玄武岩纖維與常見工程材料的力學性能對比：

材料｜密度 (g/cm³)｜拉伸強度 (GPa)｜比強度｜彈性模量 (GPa)｜比模量

鋼筋｜7.85｜0.5｜0.064｜210｜26.8

E-玻璃纖維｜2.60｜2.5｜0.962｜76｜29.2

S-2玻璃纖維｜2.49｜4.83｜1.94｜97｜39.0

碳纖維（大）｜1.74｜3.62｜2.08｜228｜131

碳纖維（中）｜1.80｜5.10｜2.83｜241｜134

碳纖維（小）｜1.80｜6.21｜3.45｜297｜165

玄武岩纖維｜2.65｜2.9–3.1｜1.09–1.17｜85–87｜32.1–32.8

玄武岩纖維增強聚合物（BFRP）筋材及片材的力學數據如下：

材料類型｜彈性模量 (GPa)｜屈服強度 (MPa)｜拉伸強度 (MPa)

13 mm直徑鋼筋｜200｜375｜560

10 mm直徑BFRP筋｜48.1｜1113

6 mm直徑BFRP筋｜47.5｜1345

BFRP片材｜91｜2100

熱穩定性

玄武岩纖維具有優異的極端環境耐受性能，可長期承受780°C高溫與-260°C低溫，使用溫度範圍覆蓋-269°C至700°C，在極端高低溫環境下仍能保持結構穩定與功能完整。

耐腐蝕性

玄武岩纖維具有優異的耐酸、耐鹼及耐鹽霧性能。5000小時鹽霧測試後，其強度僅下降9.8%，氯離子滲透深度僅為鋁合金的三分之一。

其他性能

玄武岩纖維還具備電絕緣、不燃（極限氧指數大於63，達V0級別）、耐紫外線輻射、隔音絕熱等特性。

## 應用領域

得益於上述優異性能，玄武岩纖維及其複合材料已廣泛應用於多個行業，應用版圖持續拓展。

航空航天

玄武岩纖維具備優異的極端溫變耐受性及抗輻射性能，已應用於太空飛行器隔熱層、太空衣面料等領域。2024年，嫦娥六號攜帶的玄武岩纖維五星紅旗在月球背面成功展開，該旗幟可耐受月球晝夜逾300°C的溫差，充分驗證了該材料在深空極端環境下的可靠性。

建築及基礎設施

玄武岩纖維筋材、複合管材及網格布等產品，已廣泛應用於高速鐵路、高速公路、跨海大橋及機場等重大工程，當中包括成都天府國際機場和重慶江北國際機場。其耐腐蝕、輕質高強的特性，使其尤其適合海洋工程、鹽鹼地區及地下管廊等嚴苛服役環境，可有效延長工程使用壽命。在鐵路領域，以玄武岩纖維增強混凝土軌枕替代傳統鋼筋混凝土軌枕後，重量減輕30%至40%，抗壓強度提升25%至35%，抗裂性能提升50%，使用壽命從15年延長至25年以上。

新能源汽車

玄武岩纖維複合材料能實現車身減重30%至50%，並提升抗衝擊性能40%以上，顯著延長電動車續航里程。在電池系統方面，其優異的隔熱性能可防止電池過熱，延長電池壽命15%至20%；高強度及絕緣特性則有效保障電池免受碰撞及漏電風險。2025年初，石鑫玄武岩（大連）科技有限公司與比亞迪股份有限公司就「玄武岩纖維複合材料電池包上蓋項目」簽署合作意向書，標誌著玄武岩纖維複合材料在新能源汽車領域的應用取得重大進展。此外，一汽紅旗亦已成功開發玄武岩纖維複合材料內飾部件，並在紅旗E009、E702、E001等車型批量裝車，在不增加成本的前提下實現降重超過20%、低VOC等核心指標。

船舶及海洋工程

玄武岩纖維複合材料憑藉卓越的耐海水腐蝕性能，已成為人工魚礁、防波堤及深海養殖網箱等海洋基礎設施的優選材料。

道路工程

玄武岩纖維可摻入瀝青混合料中，有效提升路面的抗疲勞及抗裂性能。在京港澳高速改擴建工程中，添加玄武岩纖維的路面壽命延長50%。在港珠澳大橋段的瀝青路面預防性養護工程中，施工單位對比分析了聚酯纖維、聚丙烯纖維、玻璃纖維及玄武岩纖維四種材料，最終選用玄武岩纖維摻入微表處混合料中，施工和易性良好，抗裂效果顯著，各項路用性能指標均滿足規範要求。

其他應用

玄武岩纖維亦廣泛應用於消防防護服、高溫過濾材料、風力發電葉片、光伏支架、體育用品及污水處理濾材等領域。安踏研發的玄武岩復構紗訓練鞋，耐磨性能提升3倍。此外，玄武岩纖維還被用於製造揚聲器振膜、燈柱、高壓儲氣罐及油污吸附材料等。

設計規範

在結構設計層面，俄羅斯於2017年10月18日實施了《非金屬纖維混凝土結構設計規範》（JV 297.1325800.2017），將聚合物、聚丙烯、玻璃、玄武岩及碳纖維等非金屬纖維增強混凝土納入標準設計體系，為玄武岩纖維在建築結構中的應用提供了法定依據。

## 產業現狀

全球玄武岩纖維市場規模正快速擴張。據行業研究機構預測，2024年全球玄武岩纖維市場規模約達3.16億美元，到2033年將增長至8.21億美元，預測期內複合年增長率為11.2%。另有報告預測，至2032年全球連續玄武岩纖維市場規模將達到約6.06億美元，複合年增長率為10.68%。

在產能分佈上，中國、俄羅斯、烏克蘭為全球主要生產國。俄羅斯及烏克蘭繼承了前蘇聯時期的技術積累，在纖維品質及高端應用領域仍具競爭力。中國憑藉豐富的玄武岩礦藏及持續的產業政策支持，已成為產能規模最大的國家。2023年，中國玄武岩纖維市場規模約為3.5億元人民幣，同比增長12.5%。

中國的玄武岩纖維產業主要集中在四川、新疆等礦產資源豐富的省份。四川華鎣已形成涵蓋原料開採、纖維製造及後製品加工的產業集群，當地設有產業研究院及多家上下游企業。2024年，中能建（廣安）高性能纖維複合材料科技公司在華鎣啟動廠房建設，規劃建設池窯拉絲生產線及製品生產線。新疆亦於2025年3月投產首條連續玄武岩纖維生產線，由炬石科技（新疆）有限公司投資建設，採用中國科學院新疆理化技術研究所的技術，總投資3.29億元，計劃年產2萬噸玄武岩纖維製品，依託當地礦產資源及綠色能源供應進行生產。

## 環保特性

玄武岩纖維的環保優勢貫穿其整個生命週期。在製造階段，原料全部來自天然玄武岩，生產過程不添加高環境負荷的化學物質，亦不排放有毒氣體或有害物質。根據多項學術研究的生命周期評估調查，與玻璃纖維等原有材料相比，玄武岩纖維在製造階段的全球暖化潛能值平均可降低約45%，最高可降低約78%。其他研究也指出，玄武岩纖維的生命周期環境影響比玻璃纖維低40%至60%。

在廢棄處理階段，玄武岩纖維焚燒時不會液化，而是變成顆粒狀，不會附著於焚燒爐內壁或損壞爐體，從而擺脫了對填埋處理的依賴，有助於抑制有害物質及微塑料的洩漏。廢棄的玄武岩纖維製品亦可自然降解，或經簡單處理後回歸土壤，不會產生「白色污染」或有毒殘留物，符合全生命週期綠色理念。