玄武岩纤维：赶上世界“头班车”

2011年，全世界连续玄武岩纤维（CBF）产量约为6500吨，其产量比例为：中国2500吨，传统强国俄罗斯1500吨、乌克兰1000吨，韩国、奥地利、比利时等总计1500吨。

　　业内不少人士佩服胡显奇的勇气，因为他在玄武岩纤维这个到目前为止都难以赚钱的国内新材料领域，已经摸爬滚打了数十年。十年来伴随行业从无到有的艰辛，或许只有他自己才能体会。即便如此，他仍告诉记者，他决定在这个行业再干个一二十年……记者试着通过采访，找寻让他对玄武岩纤维执著如斯的原因。

　　记者：像您这样长期浸淫在玄武岩纤维行业的人士，必定对其十分了解，但还有相当人群可能对其知之甚少。您能否简单介绍一下这种纤维及其主要性能？

　　世界上只有乌克兰、俄罗斯、中国3个国家拥有自主知识产权的技术，生产厂家不超过22家，我国约有10家。

　　胡显奇：确切地说，连续玄武岩纤维应该正名为“火山岩纤维”（Continuous Basalt Fiber简称CBF）。它分为两大类：一类是纯天然的，其外观为金褐色，通常是以纯天然火山岩为唯一原料经1450℃～1500℃高温熔融后快速拉制而成的几万米不断头的连续纤维，其中SiO2的含量超过53%以上，Fe2O3+FeO超过7%；另一类是掺杂或拌入其他矿物料的，其外观为银灰色。玄武岩纤维生产工艺路线短，是所有高技术纤维中能耗最低的，每千克耗5度电。其重量是钢的1/3、抗拉强度是钢的3倍以上。它具有耐高低温（－269℃～650 ℃）、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、过滤性好、抗压缩强度和剪切强度高等优异性能，且性价比较高。

　　记者：连续玄武岩纤维是国家“十二五”期间重点发展的一种高性能纤维，化纤工业“十二五”规划明确提出，未来几年其产品性能要达到世界先进水平。目前，国际上该纤维的发展状况如何？国内又处于何种水平？

　　国内攻克了一些制约产业发展的瓶颈技术和关键技术，在许多方面领先于世界其他国家。

　　胡显奇：到目前为止，全世界只有乌克兰、俄罗斯、中国3个国家拥有自主知识产权的技术，生产厂家不超过22家，我国约有10家。美国、日本、英国、法国等世界经济发达的国家至今没有该生产技术，尤其是对高技术纤维具有垄断地位的日本、美国这一些年来一直没有间断过对该项目的研究。

　　毫不夸张地说，连续玄武岩纤维是我国唯一不落后于世界的高技术纤维。2011年，全世界CBF产量约为6500吨，其中中国生产2500吨，传统强国俄罗斯1500吨、乌克兰1000吨，韩国、奥地利、比利时等总计1500吨。

　　自2002年我国将玄武岩纤维项目列入国家863计划开始，国内积极探索了产、学、研、政、用结合发展的新路子，有效整合了相关资源，促进了该产业的发展。在技术创新上，我国基本上坚持了以火山岩为唯一原料的“一步法”生产。很多技术目前已拥有完全自主知识产权，围绕高性能、低成本的发展目标，连续不断地攻克了一些制约产业发展的瓶颈技术和关键技术，为今后的大规模生产奠定了技术基础，在许多方面领先于世界其他国家。国内还以市场需求为导向开发了众多新产品。

　　记者：市场与应用研究，是发展高性能纤维材料重中之重，目前玄武岩纤维在这方面进展到了什么程度？

　　该产业现阶段应以“纯天然”原料为主，同时以微量掺杂等方式生产功能性、多元化的CBF品种。

　　胡显奇：国际范围内近年来对CBF应用领域研究的关注度极高，国内也取得了初步的研究成果。从我们承担的国防基础课题的研究表明，CBF的隔热性能好于碳纤维，耐烧蚀性能与碳纤维相当，价格是碳纤维的1/7，低磁化率、消音可广泛应用于先进武器装备的制造。CBF是优质的路用纤维，尤其是在沥青路面中可明显提高抗车辙能力，每公里可减少养护成本5万元以上。CBF是典型的绿色建材，在建筑结构加固、抗裂砂浆、外墙保温、防火阻燃等方面有广阔的发展前景。同时，CBF的抗拉强度高、抗弯曲强度高，抗蠕变性好，表面呈极性，是纤维增强树脂（FRP）中优良的增强材料，可用于汽车、船舶、石油天然气气密性管道、电缆复合芯、电塔杆电力等领域。

　　目前，我们公司研发生产的GBF牌短切玄武岩纤维被用于高速铁路无碴轨道板和CA砂浆填充层的增强。初步试验结果表明，该项成果可能填补国内外空白，引发独特的技术创新。铁路科研部门正在对此作深入的系统研究。现已铺设在武广高速铁路线上的玄武岩纤维增强无碴轨道板运行良好，其卓越的稳定性能正在逐渐显现。

　　记者：在风力发电领域，目前碳纤维、高强高模聚乙烯、玻璃纤维、玄武岩纤维等新材料可以说处于博弈阶段，玄武岩纤维在这方面的应用有哪些突破？

　胡显奇：研究表明，大于等于40米以上的风力叶片由于玻璃纤维的力学性能不足，需要改用碳纤维，而GBF的解决方案是将碳纤维与GBF纤维混杂，一方面可以减少碳纤维的投入成本；另一方面可以增强复合材料的性能，使之性价比更高。

　　记者：一种新兴材料在推向市场之初，通过标准体系建立等有效措施建立准入条件、维护市场秩序、保障产业健康发展尤为重要。玄武岩纤维产业在这方面进展如何？

　　胡显奇：国内GBF产业率先实施了标准创新战略，制定和颁布了3个有关玄武岩纤维及其复合材料的国家标准和4个行业的产品标准，确保了CBF产业形成初期规范有序的健康发展。其中，国家标准包括《水泥混凝土和砂浆用短切玄武岩纤维》（GB/T 23265-2009）、《玄武岩纤维无捻粗纱》（GB/T 25045-2010）、《结构加固用玄武岩纤维复合材料》（GB/T26745-2011）。我们还参与了起草铁道部《铁路纤维混凝土技术规程》行业标准。

　　今后力争通过技术进步和规模化生产，使玄武岩纤维每吨的直接生产成本控制在1万元以内。

　　记者：对玄武岩纤维而言，原岩成分不稳定对产品品质的稳定性形成了较大制约，业内由此产生了原料“纯天然”与“人工配料”之争，您如何看待这一问题？

　　胡显奇：我认为国内CBF产业现阶段应以“纯天然”原料为主，同时以微量掺杂等方式生产功能性、多元化的CBF品种。一方面，CBF原料成分的稳定性关键在于选矿，激烈的大面积的火山爆发犹如巨大的搅拌器，其化学成分的“标准差”是可以接受的。当然，不同地方的火山岩制成的CBF性能会有差异。另一方面，目前人类目前掌握的CBF生产技术，对火山岩的矿物相和化学成分的配比有特定的要求，难以简单地用精确人工配料的方法设计CBF的原料成分。同时，CBF的魅力恰恰在于纯天然，其生产过程中熔体没有“反应”的过程，自然而环保。当然，可通过提高硅铝含量或适当掺入氧化锆，以便得到更耐高温或更耐碱的CBF。

　　记者：当前，生产成本高、产品价格昂贵是制约碳纤维等多种高性能纤维扩大应用的关键，玄武岩纤维在这方面的制约是否突出？有没有解决途径？

　　胡显奇：价格因素的确对玄武岩纤维的扩大应用造成了影响，我们力争通过技术进步和规模化生产，使玄武岩纤维每吨的直接生产成本可以控制在1万元以内。业内正在对各种可行途径进行积极探索。

　　记者：有人认为，在高性能纤维材料中，玄武岩纤维的各个性能指标都有优势但都不突出，因此无法在哪个行业拥有突破性应用，您对此怎么看？

　　胡显奇：十多年的从业经验让我难以赞同这种观点。与碳纤维等高性能纤维相比，玄武岩纤维确实并没有某一方面十分突出的特性，但它最大的优势在于各个性能指标比较平衡，且性价比较高。因此，可寻找需要综合性能的市场应用领域，路用玄武岩纤维或许是一大突破口。汽车消音、零部件制造（SMC）、防火阻燃、建筑结构加固、交通基础设施、外墙保温、抗裂砂浆等建筑材料、电力电缆等领域也很有潜力。

　　事实上，玄武岩纤维是关乎国家安全战略和促进国民经济诸多领域升级换代的新型高技术纤维和重要的基础材料。CBF产业具有三大显著特征：资源节约型、环境友好型、性能综合型。我国具有极其丰沛的火山岩储量，技术和装备对外依存度为零；玄武岩纤维产业代表着世界新技术革命和产业革命的发展方向。国家已经明确将玄武岩纤维列为《产业结构调整指导目录（2011年本）》鼓励类发展项目和战略性新兴产业的重要组成部分，“十二五”将得到更大发展。

　　记者：据了解，CBF产业的研发、应用平台建设工作取得了可喜的成绩，最近的要数玄武岩纤维工程研究中心，请您简单介绍。

　　玄武岩纤维与玻璃纤维在原料组成、加工工艺等方面具有很多相似之处，可借鉴玻纤发展经验，走出特色道路。

　　胡显奇：2011年11月，东南大学与南京市建邺区政府联合创建了玄武岩纤维国家地方联合工程研究中心，力争将其建成引领全国乃至国际玄武岩纤维关键技术研发、产业发展和人才集聚的先进平台。建邺区政府已经投资1亿元人民币资助兴建。早在2007年9月，石金玄武岩纤维所属的横店集团就与东南大学建立玄武岩纤维应用研究中心。

　　记者：对于CBF产业今后的发展，您有哪些建议？

　　胡显奇：玄武岩纤维与玻璃纤维在原料组成、加工工艺等方面具有很多相似之处，因此可以借鉴玻璃纤维的发展经验，同时走出自己的特色道路。建议国家有关方面从国家发展的战略高度，对玄武岩纤维产业予以战略定位，并加大鼓励和扶持力度；国内玄武岩纤维企业可加强技术交流和信息沟通，建立产业联盟；还应以企业为主体，产学研用政结合，对制约玄武岩纤维产业的关键瓶颈技术实施系统的重点攻关，同时国内有关科研机构和CBF工程研究中心应加大力度开展基础研究。

　　玄武岩纤维等高新技术纤维产业与传统工业产业有着截然不同的产业成长规律。其研发投入大、研发周期长、产出慢，多种产品应用还肩负着国家安全的使命。因此，企业首先要慎入；一旦进入，就要力戒浮躁，保持充分的、持久的激情与动力，持续进行技术创新，有系统、有计划、有步骤地开展技术攻关，将技术创新的目标直接指向提高产品质量、扩大规模生产、降低单位生产成本。

<中国纺织日报>    2012年2月14日