近日，來自中國的科學家們在《聚合物》雜志上合作發表了一篇論文，調查玄武巖纖維復合材料在清潔能源技術中的應用。該論文討論了玄武巖纖維的化學成分、生產方法、特性等。

近年來，許多材料都經過評估，分析了它們應用于可持續技術，如綠色能源發電的可能性。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出來的纖維。它的制造和使用不會排放有害的溫室氣體，也不會對人類或環境產生毒性。

玄武巖纖維（BF）的化學成分

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，它們的機械性能更好。由于種種優勢，玄武巖纖維已被航空航天、建筑、造船和石化工業等部門廣泛研究。

玄武巖纖維于1922年被提出，直到20世紀80年代中期才在烏克蘭實現工業化生產。最初嘗試生產玄武巖纖維時，由于生產工藝差、能源需求高、設備基礎設施復雜而發展緩慢。在20世紀90年代取得了進展，生產過程的效率和能源使用得到了改善。

21世紀初，中國在玄武巖纖維制造方面發揮了關鍵作用，研發生產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和中國的橫店集團。

玻璃纖維復合材料通常用于能源行業的關鍵電氣設備的制造，如導體、橫擔和絕緣拉桿。然而，發電機電壓和容量的增加對部件的要求是玻璃纖維復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

這些材料的缺點包括彈性模量低，較高的脆性使它們容易開裂，以及在潮濕和高溫環境中的快速老化。用玻璃纖維復合材料制造的部件在發電廠中可能發生嚴重的腐蝕，嚴重限制了它們的效率和使用壽命。

在風機中，玻璃纖維復合材料已被證明擁機械性能不足，特別是在葉片長度超過40米時。

玄武巖纖維以其低成本和優異的機械性能，近年來被提議用于滿足發電技術中對部件的要求。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，這些優點使它們成為這些應用的理想選擇。

然而，在考慮將玄武巖纖維在能源工業中廣泛的商業應用之前，還有一些技術挑戰需要克服。這些挑戰亟待改善產品穩定性差、生產標準化不足、以及設備短缺等問題。

《聚合物》雜志的新論文調查了玄武巖纖維生產和在能源行業應用中的幾個關鍵因素。該研究涵蓋了玄武巖纖維的組成、生產工藝、性能、改性方法、界面問題以及玄武巖纖維在清潔電網和綠色能源領域的創新應用。該文章旨在幫助加快玄武巖纖維在清潔能源行業的應用。

不同纖維的鹽堿老化試驗結果

研究提出了幾個關鍵的發現和結論。此外，作者強調了玄武巖纖維在能源行業的幾個前景，可以為該領域的未來研究提供參考。

與一些用于電站和電網的傳統材料相比，玄武巖纖維具有全面的性能特點和更強的生態友好性。以前的研究主要集中在應用方面，并沒有對玄武巖纖維的高強度和穩定化進行充分的研究。

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

有關玄武巖纖維界面相互作用的機制非常復雜，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合材料的粘接性能。

玄武巖纖維由于其許多優勢特性，可以滿足綠色能源領域對關鍵電氣元件的要求。對材料和工業化過程的進一步研究是至關重要的。

因此作者建議，未來的研究應側重于形成機制和穩定策略。另一個關鍵的研究領域是預處理和改性技術。最后，在能源、石化、汽車行業和建筑等部門使用示范項目將有助于促進玄武巖纖維復合材料的進一步發展。