近日，來自中國(guó)的科學(xué)家們?cè)凇毒酆衔铩冯s志上合作發(fā)表了一篇論文，調(diào)查玄武巖纖維復(fù)合材料在清潔能源技術(shù)中的應(yīng)用。該論文討論了玄武巖纖維的化學(xué)成分、生產(chǎn)方法、特性等。

近年來，許多材料都經(jīng)過評(píng)估，分析了它們應(yīng)用于可持續(xù)技術(shù)，如綠色能源發(fā)電的可能性。玄武巖纖維是一種從天然存在的玄武巖礦石中使用高溫熔化和拉伸等方法生產(chǎn)出來的纖維。它的制造和使用不會(huì)排放有害的溫室氣體，也不會(huì)對(duì)人類或環(huán)境產(chǎn)生毒性。

玄武巖纖維（BF）的化學(xué)成分

與碳纖維相比，玄武巖纖維的成本更低，而且與玻璃纖維相比，它們的機(jī)械性能更好。由于種種優(yōu)勢(shì)，玄武巖纖維已被航空航天、建筑、造船和石化工業(yè)等部門廣泛研究。

玄武巖纖維于1922年被提出，直到20世紀(jì)80年代中期才在烏克蘭實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。最初嘗試生產(chǎn)玄武巖纖維時(shí)，由于生產(chǎn)工藝差、能源需求高、設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)雜而發(fā)展緩慢。在20世紀(jì)90年代取得了進(jìn)展，生產(chǎn)過程的效率和能源使用得到了改善。

21世紀(jì)初，中國(guó)在玄武巖纖維制造方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，研發(fā)生產(chǎn)了多種玄武巖纖維制品。今天參與玄武巖纖維研究和制造的公司包括俄羅斯的Kamenny VeK和中國(guó)的橫店集團(tuán)。

玻璃纖維復(fù)合材料通常用于能源行業(yè)的關(guān)鍵電氣設(shè)備的制造，如導(dǎo)體、橫擔(dān)和絕緣拉桿。然而，發(fā)電機(jī)電壓和容量的增加對(duì)部件的要求是玻璃纖維復(fù)合材料無法充分滿足的。

玄武巖纖維的形狀和外觀：（a）玄武巖纖維片；（b）短切玄武巖纖維；（c）玄武巖纖維的掃描電鏡圖像

這些材料的缺點(diǎn)包括彈性模量低，較高的脆性使它們?nèi)菀组_裂，以及在潮濕和高溫環(huán)境中的快速老化。用玻璃纖維復(fù)合材料制造的部件在發(fā)電廠中可能發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，嚴(yán)重限制了它們的效率和使用壽命。

在風(fēng)機(jī)中，玻璃纖維復(fù)合材料已被證明擁機(jī)械性能不足，特別是在葉片長(zhǎng)度超過40米時(shí)。

玄武巖纖維以其低成本和優(yōu)異的機(jī)械性能，近年來被提議用于滿足發(fā)電技術(shù)中對(duì)部件的要求。玄武巖纖維具有更高的抗疲勞和抗腐蝕能力，與玻璃纖維相比具有更高的彈性模量，重量輕，能耗低，這些優(yōu)點(diǎn)使它們成為這些應(yīng)用的理想選擇。

然而，在考慮將玄武巖纖維在能源工業(yè)中廣泛的商業(yè)應(yīng)用之前，還有一些技術(shù)挑戰(zhàn)需要克服。這些挑戰(zhàn)亟待改善產(chǎn)品穩(wěn)定性差、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化不足、以及設(shè)備短缺等問題。

《聚合物》雜志的新論文調(diào)查了玄武巖纖維生產(chǎn)和在能源行業(yè)應(yīng)用中的幾個(gè)關(guān)鍵因素。該研究涵蓋了玄武巖纖維的組成、生產(chǎn)工藝、性能、改性方法、界面問題以及玄武巖纖維在清潔電網(wǎng)和綠色能源領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。該文章旨在幫助加快玄武巖纖維在清潔能源行業(yè)的應(yīng)用。

不同纖維的鹽堿老化試驗(yàn)結(jié)果

研究提出了幾個(gè)關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論。此外，作者強(qiáng)調(diào)了玄武巖纖維在能源行業(yè)的幾個(gè)前景，可以為該領(lǐng)域的未來研究提供參考。

與一些用于電站和電網(wǎng)的傳統(tǒng)材料相比，玄武巖纖維具有全面的性能特點(diǎn)和更強(qiáng)的生態(tài)友好性。以前的研究主要集中在應(yīng)用方面，并沒有對(duì)玄武巖纖維的高強(qiáng)度和穩(wěn)定化進(jìn)行充分的研究。

礦物成分、熔融特性和化學(xué)成分影響著玄武巖纖維的性能特征，優(yōu)化這些特征可以改善生產(chǎn)工藝，從而改善用玄武巖纖維制品的性能。

有關(guān)玄武巖纖維界面相互作用的機(jī)制非常復(fù)雜，往往是共同作用，并受到各種力量的影響。有幾種改性方法可以改善玄武巖纖維復(fù)合材料的粘接性能。

玄武巖纖維由于其許多優(yōu)勢(shì)特性，可以滿足綠色能源領(lǐng)域?qū)﹃P(guān)鍵電氣元件的要求。對(duì)材料和工業(yè)化過程的進(jìn)一步研究是至關(guān)重要的。

因此作者建議，未來的研究應(yīng)側(cè)重于形成機(jī)制和穩(wěn)定策略。另一個(gè)關(guān)鍵的研究領(lǐng)域是預(yù)處理和改性技術(shù)。最后，在能源、石化、汽車行業(yè)和建筑等部門使用示范項(xiàng)目將有助于促進(jìn)玄武巖纖維復(fù)合材料的進(jìn)一步發(fā)展。