玄武巖纖維（Basalt Fiber, BF），是從自然火山巖石提取的一種創新材料，其主要成分是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成，經過1450℃到1500℃的高溫熔融，利用鉑銠合金的高科技拉絲技術制成連續纖維。其強度與高強度S型玻璃纖維相媲美。這種纖維在性能上填補了碳纖維和玻璃纖維之間的空白，具有與T300型碳纖維相當的拉伸強度，但成本更低，因此被視為碳纖維的經濟型替代品。其優異的耐火性能和對極端溫度的適應能力，使其能在-269℃至700℃的溫度范圍內持續工作，是防火和保溫領域的理想選擇。此外，玄武巖纖維還具備電絕緣和抗腐蝕的特性。我國已把玄武巖纖維列為重點發展的四大纖維之一（玄武巖纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維）。
一、玄武巖纖維發展歷程
玄武巖纖維的歷史可以追溯到1840年，當時的英國人威爾斯率先嘗試研發這種纖維。幾十年后，1923年，一位名叫Paul Dhe的法國人進一步將這一概念具體化，申請了一項從玄武巖礦石中提取纖維的專利。然而，真正的突破發生在1954年，蘇聯科學家成功從玄武巖礦石中提取了玄武巖纖維。這一成就標志著玄武巖纖維的實際應用和研究的開始，隨后，在20世紀60年代之前，蘇聯和美國已經開始在軍事領域探索這種纖維的特性和用途。
美國也擁有豐富的玄武巖礦石資源，其中華盛頓州立大學對玄武巖及其纖維的性質進行了深入研究，并取得了相關專利。隨后，烏克蘭在1985年制造了第一臺利用200孔的漏板和組合爐進行拉絲的生產爐機器。這項技術在蘇聯從20世紀80年代至90年代逐步實現了工業化生產。
蘇聯國防部在20世紀50年代收歸了所有研究玄武巖纖維的機構，并在烏克蘭附近進行研究和生產。蘇聯解體后的1991年，這些研究成果開始公之于眾，并應用于民用產品。進入90年代，俄羅斯在玄武巖纖維的研究和生產方面取得了新的進展，開發出新的工藝和設備。
中國雖然在科研上晚于一些發達國家，但從20世紀70年代開始，國家建筑材料科學院和南京玻璃纖維研究院便在軍事領域開展了玄武巖纖維的研究。2001年，中國與俄羅斯共同啟動了玄武巖纖維項目，同年，哈爾濱工業大學建立了單體爐紡絲裝置。2002年，玄武巖纖維及其復合材料被納入中國的國家高技術研究發展計劃（863計劃），顯示了國家對于這一新材料的高度重視。玄武巖纖維已成為中國在新材料發展上的一項重要選擇，顯示了對可持續發展和技術創新的堅定承諾。
二、市場現狀
近年來，美國、日本等發達國家開始對玄武巖纖維的研究和生產有了快速的突破，并且也有了許多科研成果，這在很大程度上促進了玄武巖纖維的生產發展，也讓玄武巖纖維在應用上有了更廣泛的前景。近年來，全球玄武巖纖維市場規模不斷增長，2021年全球玄武巖纖維市場規模達到2.05億美元，同比上升21.3%。根據中金普華產業研究院的數據，預計到2028年，全球玄武巖纖維市場規模將達到3.67億美元，年均復合增長率為8.6%。
在我國，玄武巖纖維行業的發展環境良好，已經形成了較為成熟的產業鏈。中國是全球最大的玄武巖纖維市場，占有超過40%的市場份額，之后是俄羅斯和烏克蘭市場，二者共占有超過45%的份額。2020年，全球玄武巖纖維市場規模達到了3.6億元。
同時，中國玄武巖連續纖維的生產技術已經達到了國際先進水平，部分產品已出口到歐美和東南亞市場，具有較好的市場前景。據統計，2015-2019年我國玄武巖纖維出口量逐年增長，出口量從2245.1噸增長至9143噸，2020年下降至5513.4噸，2021年同比增長578.3%；出口數量為5894.8噸，同比增長3.92%。
2021年，中國玄武巖纖維行業進口數量為997.1噸，同比增長578.3%。2022年1-10 月中國玄武巖纖維進口量為997.1噸，進口金額為73.6萬美元，同比增長578.79%。同時，2022年1-10月中國玄武巖纖維出口量為4796.8噸，出口金額為736.4萬美元，同比增長8.78%。
近些年我國正努力進行對玄武巖纖維的科研工作，并獲得了許多科研成果。目前，全國工商注冊的連續玄武巖纖維生產廠家共有70余家，其中規模化生產（3000 噸/年以上）的廠家12家。中國的連續玄武巖纖維產量占全世界總產量的1/2，四川省的產量居全國之首。總體來看，玄武巖纖維市場具有較好的發展前景。未來隨著技術的進步和應用的拓展，玄武巖纖維的需求將會不斷增長。
三、玄武巖性能
（一）原料充足
玄武巖纖維是由玄武巖礦石熔融后拉絲制成，而玄武巖礦石在地球和月球上的儲量都相當客觀，從原料成本來看相對比較低。
（二）環保型材料
玄武巖礦石是一種天然的材料，其生產過程中無硼或其它堿金屬氧化物排出，因此其煙塵中無有害物質析出，對大氣不會造成污染。而且產品的壽命長，因此是一種低成本、高性能、潔凈程度理想的新型綠色主動環保材料。
（三）優異的耐高溫和熱震穩定性能
玄武巖纖維的使用溫度一般在-260——880℃，這一溫度遠遠高于芳綸纖維、無堿E玻纖、石棉、巖棉、不銹鋼，接近硅纖維、硅酸鋁纖維和陶瓷纖維；熱震穩定性好，在500℃溫度下保持不變，在900℃時原始重量僅損失3%。
（四）化學穩定性好
玄武巖纖維的耐酸性和耐堿性均比鋁硼硅酸鹽纖維好。其耐久性、耐候性、耐紫外線照射、耐水性、抗氧化等性能均可與天然玄武巖石頭相媲美。
（五）高的彈性模量和抗拉強度
玄武巖纖維的彈性模量為：90GPa-110GPa，高于無堿玻纖、石棉、芳綸纖維、聚丙稀纖維和硅纖維。玄武巖纖維的抗拉強度為3800——4800 MPa，比大絲束碳纖維、芳綸、PBI纖維、鋼纖維、硼纖維、氧化鋁纖維都要高，與S玻璃纖維相當。
（六）吸音系數較高
玄武巖纖維的吸音系數為0.9——0.99，高于無堿玻纖和硅纖維。優良的透波性和一定的吸波性，吸音和隔音性能優異，具有良好的隱身性能，可制做隱身材料。
（七）良好的電絕緣性和介電性能
玄武巖纖維的比體積電阻較高為1×10^12Ω·m，大大高于無堿玻纖和硅纖維；體積電阻率比電絕緣E玻璃纖維高一個數量級，介電損失角正切高50%。
（八）較低的熱傳導系數
玄武巖纖維的熱傳導系數為0.031W/m·K——0.038W/m·K，低于芳綸纖維、硅酸鋁纖維、無堿玻纖、巖棉、硅纖維、碳纖維和不銹鋼。
四、玄武巖和碳纖維對比
（一）材料性能比較
1.玄武巖纖維
玄武巖纖維是以玄武巖為原料，經過高溫熔融、拉拔成型而形成的一種新型纖維材料，具有以下優點：
（1）強度高：玄武巖纖維強度高達4000MPa，是鋼的5倍以上、碳纖維的1.5倍以上。
（2）耐高溫：玄武巖纖維能耐受高溫至1200℃以上，而碳纖維則只能耐受至200℃左右。
（3）環保：玄武巖纖維是自然礦物纖維，不會產生任何有害氣體或液體，完全符合環保要求。
2.碳纖維
碳纖維是一種以纖維狀碳為基礎制成的材料，具有以下優點：
（1）比強度高：碳纖維的比強度是其他高強度材料的數倍，可以用于制造航空、航天等領域的高強度零部件。
（2）重量輕：碳纖維的密度只有1.5g/cm3，是鋼的1/4，鋁的1/7，可以大大減輕物品的重量。
（3）抗腐蝕：碳纖維不易受到腐蝕，即使長時間浸泡于水中也不會發生質量變化。
（二）應用領域比較
1.玄武巖纖維
玄武巖纖維的應用領域主要集中在建筑、汽車、軌道交通等方面：
（1）建筑領域：玄武巖纖維可以用于加固、修繕橋梁、隧道等，提高建筑物的承載能力。
（2）汽車領域：玄武巖纖維可以用于制造輕量化汽車部件，如車身、底盤等，可以有效提高汽車的燃油效率。
（3）軌道交通領域：玄武巖纖維可以用于制造列車車身、底盤等零部件，使列車更加輕量化、高速化。
2.碳纖維
碳纖維的應用領域主要集中在航空、航天、體育器材等方面：
（1）航空領域：碳纖維可以用于制造飛機機身、翅膀等高強度零部件，減輕飛機重量，提高飛行速度和燃效。
（2）航天領域：碳纖維可以用于制造衛星、航天器等，減輕空間載具的總重量，提高載具的運載能力。
（3）體育器材領域：碳纖維可以用于制造高爾夫球桿、網球拍、自行車輪圈等，使器材更加輕盈、堅固。
（三）制造工藝比較
1.玄武巖纖維
玄武巖纖維的制造工藝相對簡單，主要包括高溫熔融、拉拔成型等過程，生產成本相對較低。
2.碳纖維
碳纖維制備過程相對較為復雜，需要經過多道工序，包括紡絲、預浸和固化等，生產成本較高。
綜上所述，玄武巖纖維優點是強度高、耐高溫、環保，適用于建筑、汽車、軌道交通等領域；碳纖維的優點是比強度高、重量輕、抗腐蝕，適用于航空、航天、體育器材等領域。讀者可以結合自身需求，在應用領域和材料性能等方面進行選擇。
