玄武岩纤维

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玄武岩纤维（Basalt Fiber）是以天然玄武岩矿石为原料，经破碎、筛选、清洗后，在1450°C至1500°C的高温下熔融，再透过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续无机纤维。玄武岩纤维主要由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁及二氧化钛等氧化物组成，天然产品一般呈褐色，部分带有金色光泽。按形态及用途，玄武岩纤维可分为连续纤维（用于复合材料补强）、短切纤维（用于隔热材料）及超细纤维（用于高品质隔音防火材料）三大类。

玄武岩纤维属于新型无机环保绿色高效能纤维材料，其生产过程不添加硼、氟等化学助剂，从源头杜绝污染；产品废弃后可在环境中自然降解，不会残留有毒物质，因而被誉为“21世纪的绿色材料”。目前，中国已将玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维（碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维）之一，并实现了大规模工业化生产。

## 发展历史

人类利用玄武岩纤维的历史可追溯至19世纪。1840年，英国威尔士人试制出蓬松状的短细玄武岩棉，为玄武岩材料探索之肇始。1923年，美国人Paul Dhe首次尝试制造玄武岩连续纤维，并获发美国专利第1,462,446号，惟该技术并未立即转化为大规模工业化生产。20世纪50年代，苏联莫斯科玻璃和塑料研究院开发出玄武岩连续纤维；1985年，乌克兰纤维实验室建成投产首台工业化生产炉，采用200孔漏板、组合炉拉丝工艺。前苏联遂于80年代中期投入工业化生产。冷战期间，相关技术主要用于军事及航空航天领域；1995年技术解密后，玄武岩纤维逐步扩展至广泛的民用领域。

进入21世纪，中国在玄武岩纤维领域迅速崛起，已成为全球最大的玄武岩纤维生产国。2024年，全球超过六成的玄武岩纤维产自中国；据不完全统计，全球玄武岩纤维年产能达50万吨，产量为8万吨，而中国产能达30万吨，产量达5万吨。产业形成了以四川为核心、多区域协同发展的格局。2024年6月，嫦娥六号着陆器携带以玄武岩纤维织造的五星红旗在月球背面成功展开，这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗，验证了该材料在深空极端环境下的可靠性，被视为航天材料应用领域的一项重要突破。

## 生产工艺

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玄武岩连续纤维的生产采用一步法工艺：玄武岩矿石经破碎、筛选、清洗及磁选提纯后，投入池窑中一次加热至1450°C至1500°C，完成熔融、均质化并直接拉丝成形，后续制成复合材料则以低能耗的“冷技术”加工。原料宜选用高酸度（二氧化硅含量46%以上）、低铁含量的玄武岩矿源，以确保纤维品质稳定。有别于玻璃纤维的生产，玄武岩纤维的原料仅经清洗后即直接熔融，整个过程中基本上毋须添加其他化学物质。

熔体通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制，形成直径通常为10至20微米的连续纤维，这远高于可吸入颗粒的5微米阈值，因此玄武岩纤维被视为石棉的安全替代品。最后，纤维在冷却过程中涂覆专用浸润剂，以保护表面、修复微细裂纹，并改善其与后续复合材料基体的界面结合性能，再经集束、烘干及卷绕等工序，制成成品。

目前，中国已攻克2400孔漏板智能化拉丝、熔融体均质化控制等多项关键技术。以四川炬原玄武岩纤维科技有限公司为例，其万吨池窑项目采用行业先进的2400孔铂金漏板拉丝工艺与智能卷绕系统，能将玄武岩矿石经1500°C熔炼后直接转化为连续纤维，生产直径6至22微米的各类规格产品。随着智能化水平不断提升，头部企业的产品良品率已显著提高，部分企业的拉丝效率较传统工艺提升300%。

## 性能特点

玄武岩纤维凭借其独特的化学组成与微观结构，在各项性能指标上表现突出，兼具高性价比与环境友善双重优势。玄武岩纤维的性能接近T300级碳纤维，显著优于玻璃纤维，价格则仅为碳纤维的十分之一。

力学性能

玄武岩纤维的抗拉强度可达2500至4800 MPa，约为普通钢材的3至4倍；弹性模量与高强度S玻璃纤维相当，弯曲强度可达1200 MPa。其强度、刚度及耐久性能达到或超过芳纶纤维，工艺能耗约为碳纤维的十六分之一，被业界定义为“介乎玻璃纤维与碳纤维之间，极具性价比”的高性能连续纤维材料。

下表列出玄武岩纤维与常见工程材料的力学性能对比：

材料｜密度 (g/cm³)｜拉伸强度 (GPa)｜比强度｜弹性模量 (GPa)｜比模量

钢筋｜7.85｜0.5｜0.064｜210｜26.8

E-玻璃纤维｜2.60｜2.5｜0.962｜76｜29.2

S-2玻璃纤维｜2.49｜4.83｜1.94｜97｜39.0

碳纤维（大）｜1.74｜3.62｜2.08｜228｜131

碳纤维（中）｜1.80｜5.10｜2.83｜241｜134

碳纤维（小）｜1.80｜6.21｜3.45｜297｜165

玄武岩纤维｜2.65｜2.9–3.1｜1.09–1.17｜85–87｜32.1–32.8

玄武岩纤维增强聚合物（BFRP）筋材及片材的力学数据如下：

材料类型｜弹性模量 (GPa)｜屈服强度 (MPa)｜拉伸强度 (MPa)

13 mm直径钢筋｜200｜375｜560

10 mm直径BFRP筋｜48.1｜1113

6 mm直径BFRP筋｜47.5｜1345

BFRP片材｜91｜2100

热稳定性

玄武岩纤维具有优异的极端环境耐受性能，可长期承受780°C高温与-260°C低温，使用温度范围覆盖-269°C至700°C，在极端高低温环境下仍能保持结构稳定与功能完整。

耐腐蚀性

玄武岩纤维具有优异的耐酸、耐碱及耐盐雾性能。5000小时盐雾测试后，其强度仅下降9.8%，氯离子渗透深度仅为铝合金的三分之一。

其他性能

玄武岩纤维还具备电绝缘、不燃（极限氧指数大于63，达V0级别）、耐紫外线辐射、隔音绝热等特性。

## 应用领域

得益于上述优异性能，玄武岩纤维及其复合材料已广泛应用于多个行业，应用版图持续拓展。

航空航天

玄武岩纤维具备优异的极端温变耐受性及抗辐射性能，已应用于航天器隔热层、宇航服面料等领域。2024年，嫦娥六号携带的玄武岩纤维五星红旗在月球背面成功展开，该旗帜可耐受月球昼夜逾300°C的温差，充分验证了该材料在深空极端环境下的可靠性。

建筑及基础设施

玄武岩纤维筋材、复合管材及网格布等产品，已广泛应用于高速铁路、高速公路、跨海大桥及机场等重大工程，当中包括成都天府国际机场和重庆江北国际机场。其耐腐蚀、轻质高强的特性，使其尤其适合海洋工程、盐碱地区及地下管廊等严苛服役环境，可有效延长工程使用寿命。在铁路领域，以玄武岩纤维增强混凝土轨枕替代传统钢筋混凝土轨枕后，重量减轻30%至40%，抗压强度提升25%至35%，抗裂性能提升50%，使用寿命从15年延长至25年以上。

新能源汽车

玄武岩纤维复合材料能实现车身减重30%至50%，并提升抗冲击性能40%以上，显著延长电动车续航里程。在电池系统方面，其优异的隔热性能可防止电池过热，延长电池寿命15%至20%；高强度及绝缘特性则有效保障电池免受碰撞及漏电风险。2025年初，石鑫玄武岩（大连）科技有限公司与比亚迪股份有限公司就“玄武岩纤维复合材料电池包上盖项目”签署合作意向书，标志着玄武岩纤维复合材料在新能源汽车领域的应用取得重大进展。此外，一汽红旗亦已成功开发玄武岩纤维复合材料内饰部件，并在红旗E009、E702、E001等车型批量装车，在不增加成本的前提下实现降重超过20%、低VOC等核心指标。

船舶及海洋工程

玄武岩纤维复合材料凭借卓越的耐海水腐蚀性能，已成为人工鱼礁、防波堤及深海养殖网箱等海洋基础设施的优选材料。

道路工程

玄武岩纤维可掺入沥青混合料中，有效提升路面的抗疲劳及抗裂性能。在京港澳高速改扩建工程中，添加玄武岩纤维的路面寿命延长50%。在港珠澳大桥段的沥青路面预防性养护工程中，施工单位对比分析了聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维及玄武岩纤维四种材料，最终选用玄武岩纤维掺入微表处混合料中，施工和易性良好，抗裂效果显著，各项路用性能指标均满足规范要求。

其他应用

玄武岩纤维亦广泛应用于消防防护服、高温过滤材料、风力发电叶片、光伏支架、体育用品及污水处理滤材等领域。安踏研发的玄武岩复构纱训练鞋，耐磨性能提升3倍。此外，玄武岩纤维还被用于制造扬声器振膜、灯柱、高压储气罐及油污吸附材料等。

设计规范

在结构设计层面，俄罗斯于2017年10月18日实施了《非金属纤维混凝土结构设计规范》（JV 297.1325800.2017），将聚合物、聚丙烯、玻璃、玄武岩及碳纤维等非金属纤维增强混凝土纳入标准设计体系，为玄武岩纤维在建筑结构中的应用提供了法定依据。

## 产业现状

全球玄武岩纤维市场规模正快速扩张。据行业研究机构预测，2024年全球玄武岩纤维市场规模约达3.16亿美元，到2033年将增长至8.21亿美元，预测期内复合年增长率为11.2%。另有报告预测，至2032年全球连续玄武岩纤维市场规模将达到约6.06亿美元，复合年增长率为10.68%。

在产能分布上，中国、俄罗斯、乌克兰为全球主要生产国。俄罗斯及乌克兰继承了前苏联时期的技术积累，在纤维品质及高端应用领域仍具竞争力。中国凭借丰富的玄武岩矿藏及持续的产业政策支持，已成为产能规模最大的国家。2023年，中国玄武岩纤维市场规模约为3.5亿元人民币，同比增长12.5%。

中国的玄武岩纤维产业主要集中在四川、新疆等矿产资源丰富的省份。四川华蓥已形成涵盖原料开采、纤维制造及后制品加工的产业集群，当地设有产业研究院及多家上下游企业。2024年，中能建（广安）高性能纤维复合材料科技公司在华蓥启动厂房建设，规划建设池窑拉丝生产线及制品生产线。新疆亦于2025年3月投产首条连续玄武岩纤维生产线，由炬石科技（新疆）有限公司投资建设，采用中国科学院新疆理化技术研究所的技术，总投资3.29亿元，计划年产2万吨玄武岩纤维制品，依托当地矿产资源及绿色能源供应进行生产。

## 环保特性

玄武岩纤维的环保优势贯穿其整个生命周期。在制造阶段，原料全部来自天然玄武岩，生产过程不添加高环境负荷的化学物质，亦不排放有毒气体或有害物质。根据多项学术研究的生命周期评估调查，与玻璃纤维等原有材料相比，玄武岩纤维在制造阶段的全球暖化潜能值平均可降低约45%，最高可降低约78%。其他研究也指出，玄武岩纤维的生命周期环境影响比玻璃纤维低40%至60%。

在废弃处理阶段，玄武岩纤维焚烧时不会液化，而是变成颗粒状，不会附着于焚烧炉内壁或损坏炉体，从而摆脱了对填埋处理的依赖，有助于抑制有害物质及微塑料的泄漏。废弃的玄武岩纤维制品亦可自然降解，或经简单处理后回归土壤，不会产生“白色污染”或有毒残留物，符合全生命周期绿色理念。