玄武岩纤维（Basalt Fiber, BF），是从自然火山岩石提取的一种创新材料，其主要成分是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成，经过1450℃到1500℃的高温熔融，利用铂铑合金的高科技拉丝技术制成连续纤维。其强度与高强度S型玻璃纤维相媲美。这种纤维在性能上填补了碳纤维和玻璃纤维之间的空白，具有与T300型碳纤维相当的拉伸强度，但成本更低，因此被视为碳纤维的经济型替代品。其优异的耐火性能和对极端温度的适应能力，使其能在-269℃至700℃的温度范围内持续工作，是防火和保温领域的理想选择。此外，玄武岩纤维还具备电绝缘和抗腐蚀的特性。我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维之一（玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维）。
一、玄武岩纤维发展历程
玄武岩纤维的历史可以追溯到1840年，当时的英国人威尔斯率先尝试研发这种纤维。几十年后，1923年，一位名叫Paul Dhe的法国人进一步将这一概念具体化，申请了一项从玄武岩矿石中提取纤维的专利。然而，真正的突破发生在1954年，苏联科学家成功从玄武岩矿石中提取了玄武岩纤维。这一成就标志着玄武岩纤维的实际应用和研究的开始，随后，在20世纪60年代之前，苏联和美国已经开始在军事领域探索这种纤维的特性和用途。
美国也拥有丰富的玄武岩矿石资源，其中华盛顿州立大学对玄武岩及其纤维的性质进行了深入研究，并取得了相关专利。随后，乌克兰在1985年制造了第一台利用200孔的漏板和组合炉进行拉丝的生产炉机器。这项技术在苏联从20世纪80年代至90年代逐步实现了工业化生产。
苏联国防部在20世纪50年代收归了所有研究玄武岩纤维的机构，并在乌克兰附近进行研究和生产。苏联解体后的1991年，这些研究成果开始公之于众，并应用于民用产品。进入90年代，俄罗斯在玄武岩纤维的研究和生产方面取得了新的进展，开发出新的工艺和设备。
中国虽然在科研上晚于一些发达国家，但从20世纪70年代开始，国家建筑材料科学院和南京玻璃纤维研究院便在军事领域开展了玄武岩纤维的研究。2001年，中国与俄罗斯共同启动了玄武岩纤维项目，同年，哈尔滨工业大学建立了单体炉纺丝装置。2002年，玄武岩纤维及其复合材料被纳入中国的国家高技术研究发展计划（863计划），显示了国家对于这一新材料的高度重视。玄武岩纤维已成为中国在新材料发展上的一项重要选择，显示了对可持续发展和技术创新的坚定承诺。
二、市场现状
近年来，美国、日本等发达国家开始对玄武岩纤维的研究和生产有了快速的突破，并且也有了许多科研成果，这在很大程度上促进了玄武岩纤维的生产发展，也让玄武岩纤维在应用上有了更广泛的前景。近年来，全球玄武岩纤维市场规模不断增长，2021年全球玄武岩纤维市场规模达到2.05亿美元，同比上升21.3%。根据中金普华产业研究院的数据，预计到2028年，全球玄武岩纤维市场规模将达到3.67亿美元，年均复合增长率为8.6%。
在我国，玄武岩纤维行业的发展环境良好，已经形成了较为成熟的产业链。中国是全球最大的玄武岩纤维市场，占有超过40%的市场份额，之后是俄罗斯和乌克兰市场，二者共占有超过45%的份额。2020年，全球玄武岩纤维市场规模达到了3.6亿元。
同时，中国玄武岩连续纤维的生产技术已经达到了国际先进水平，部分产品已出口到欧美和东南亚市场，具有较好的市场前景。据统计，2015-2019年我国玄武岩纤维出口量逐年增长，出口量从2245.1吨增长至9143吨，2020年下降至5513.4吨，2021年同比增长578.3%；出口数量为5894.8吨，同比增长3.92%。
2021年，中国玄武岩纤维行业进口数量为997.1吨，同比增长578.3%。2022年1-10 月中国玄武岩纤维进口量为997.1吨，进口金额为73.6万美元，同比增长578.79%。同时，2022年1-10月中国玄武岩纤维出口量为4796.8吨，出口金额为736.4万美元，同比增长8.78%。
近些年我国正努力进行对玄武岩纤维的科研工作，并获得了许多科研成果。目前，全国工商注册的连续玄武岩纤维生产厂家共有70余家，其中规模化生产（3000 吨/年以上）的厂家12家。中国的连续玄武岩纤维产量占全世界总产量的1/2，四川省的产量居全国之首。总体来看，玄武岩纤维市场具有较好的发展前景。未来随着技术的进步和应用的拓展，玄武岩纤维的需求将会不断增长。
三、玄武岩性能
（一）原料充足
玄武岩纤维是由玄武岩矿石熔融后拉丝制成，而玄武岩矿石在地球和月球上的储量都相当客观，从原料成本来看相对比较低。
（二）环保型材料
玄武岩矿石是一种天然的材料，其生产过程中无硼或其它碱金属氧化物排出，因此其烟尘中无有害物质析出，对大气不会造成污染。而且产品的寿命长，因此是一种低成本、高性能、洁净程度理想的新型绿色主动环保材料。
（三）优异的耐高温和热震稳定性能
玄武岩纤维的使用温度一般在-260——880℃，这一温度远远高于芳纶纤维、无碱E玻纤、石棉、岩棉、不锈钢，接近硅纤维、硅酸铝纤维和陶瓷纤维；热震稳定性好，在500℃温度下保持不变，在900℃时原始重量仅损失3%。
（四）化学稳定性好
玄武岩纤维的耐酸性和耐碱性均比铝硼硅酸盐纤维好。其耐久性、耐候性、耐紫外线照射、耐水性、抗氧化等性能均可与天然玄武岩石头相媲美。
（五）高的弹性模量和抗拉强度
玄武岩纤维的弹性模量为：90GPa-110GPa，高于无碱玻纤、石棉、芳纶纤维、聚丙稀纤维和硅纤维。玄武岩纤维的抗拉强度为3800——4800 MPa，比大丝束碳纤维、芳纶、PBI纤维、钢纤维、硼纤维、氧化铝纤维都要高，与S玻璃纤维相当。
（六）吸音系数较高
玄武岩纤维的吸音系数为0.9——0.99，高于无碱玻纤和硅纤维。优良的透波性和一定的吸波性，吸音和隔音性能优异，具有良好的隐身性能，可制做隐身材料。
（七）良好的电绝缘性和介电性能
玄武岩纤维的比体积电阻较高为1×10^12Ω·m，大大高于无碱玻纤和硅纤维；体积电阻率比电绝缘E玻璃纤维高一个数量级，介电损失角正切高50%。
（八）较低的热传导系数
玄武岩纤维的热传导系数为0.031W/m·K——0.038W/m·K，低于芳纶纤维、硅酸铝纤维、无碱玻纤、岩棉、硅纤维、碳纤维和不锈钢。
四、玄武岩和碳纤维对比
（一）材料性能比较
1.玄武岩纤维
玄武岩纤维是以玄武岩为原料，经过高温熔融、拉拔成型而形成的一种新型纤维材料，具有以下优点：
（1）强度高：玄武岩纤维强度高达4000MPa，是钢的5倍以上、碳纤维的1.5倍以上。
（2）耐高温：玄武岩纤维能耐受高温至1200℃以上，而碳纤维则只能耐受至200℃左右。
（3）环保：玄武岩纤维是自然矿物纤维，不会产生任何有害气体或液体，完全符合环保要求。
2.碳纤维
碳纤维是一种以纤维状碳为基础制成的材料，具有以下优点：
（1）比强度高：碳纤维的比强度是其他高强度材料的数倍，可以用于制造航空、航天等领域的高强度零部件。
（2）重量轻：碳纤维的密度只有1.5g/cm³，是钢的1/4，铝的1/7，可以大大减轻物品的重量。
（3）抗腐蚀：碳纤维不易受到腐蚀，即使长时间浸泡于水中也不会发生质量变化。
（二）应用领域比较
1.玄武岩纤维
玄武岩纤维的应用领域主要集中在建筑、汽车、轨道交通等方面：
（1）建筑领域：玄武岩纤维可以用于加固、修缮桥梁、隧道等，提高建筑物的承载能力。
（2）汽车领域：玄武岩纤维可以用于制造轻量化汽车部件，如车身、底盘等，可以有效提高汽车的燃油效率。
（3）轨道交通领域：玄武岩纤维可以用于制造列车车身、底盘等零部件，使列车更加轻量化、高速化。
2.碳纤维
碳纤维的应用领域主要集中在航空、航天、体育器材等方面：
（1）航空领域：碳纤维可以用于制造飞机机身、翅膀等高强度零部件，减轻飞机重量，提高飞行速度和燃效。
（2）航天领域：碳纤维可以用于制造卫星、航天器等，减轻空间载具的总重量，提高载具的运载能力。
（3）体育器材领域：碳纤维可以用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车轮圈等，使器材更加轻盈、坚固。
（三）制造工艺比较
1.玄武岩纤维
玄武岩纤维的制造工艺相对简单，主要包括高温熔融、拉拔成型等过程，生产成本相对较低。
2.碳纤维
碳纤维制备过程相对较为复杂，需要经过多道工序，包括纺丝、预浸和固化等，生产成本较高。
综上所述，玄武岩纤维优点是强度高、耐高温、环保，适用于建筑、汽车、轨道交通等领域；碳纤维的优点是比强度高、重量轻、抗腐蚀，适用于航空、航天、体育器材等领域。读者可以结合自身需求，在应用领域和材料性能等方面进行选择。
