科普 | 陶瓷纤维

无机纤维传统定义是以矿物质为原料制成的化学纤维。新型高性能无机纤维的开发是基于解决陶瓷材料的工程化应用-脆性，即作为陶瓷基体的增强体，从而形成陶瓷基复合材料，因其具有耐高温、热稳定性好、抗氧化、耐腐蚀、隔热性能好等特性，在航空航天、冶金和石油化工、交通运输等行业得到广泛的应用。

应用前瞻

新型无机纤维用于陶瓷增强体所制备的陶瓷基复合材料，在航空航天、交通运输、核聚变领域有广泛的应用前景。

航空航天：

高推重比的航空发动机热端部件。

核聚变领域：

核聚变堆候选材料，如包层的第一壁、偏滤器以及流道插件等部件上。

交通运输：

汽车活塞部件和旋转气体压缩机叶片。

工业高温炉窑：

工作温度高于1400℃的钢铁工业各种热处理炉，陶瓷烧成窑，石油化工中的裂解炉、燃烧炉等的隔热炉衬材料。

氧化铝纤维

目前，研究和应用最广泛的氧化物陶瓷纤维是氧化铝基纤维，以Al2O3为主要成分，并含有少量的SiO2、B2O3、ZrO2、MgO等成分。它们不仅具有较高的强度(3M公司的Nextel-610 Al2O3纤维强度达3.0～3.5GPa)，而且还有低热导率和抗腐蚀等一系列特点。这类纤维具有优良的高温抗氧化性能，可以应用在1400℃以上的高温场合。

最新研发进展评述

Al2O3纤维的制备方法主要有熔融法、溶胶凝胶法、浸渍法、静电纺丝法、淤浆法、卜内门法、住友法等。Al2O3纤维（尤其是Al2O3质量分数在95%以上）由于制备技术难度大且门槛高，具有较强的持久竞争力，各国都在独立研究开发，并采取了严格的技术保密及封锁措施。目前，国外进行新的溶胶-凝胶原料的开发方面的研究，主要是朝着有利于环境保护、降低生产成本和提高纤维先驱体的可加工性能方向发展。国内仍然投入生产的Al2O3纤维为短纤维，工业生产以熔融纺丝技术为主，对化学溶胶-凝胶工艺和干法纺丝技术的研究处于起步探索阶段。Al2O3纤维性能主要受以下因素影响，如胶体的组成和性质、成纤的工艺条件以及烧结工艺等。如何通过组成及工艺参数的优化制备高强度、高隔热性能的纤维，是Al2O3纤维制备过程中面临的主要问题。