看科研人員如何將玄武巖變成絲

爐的溫度參數製備而成的玄武巖纖維。梁樂 攝

9日上午，實驗員葸雄宇正半蹲著查看玄武巖石料熔制爐的溫度參數。

剛剛開採出的玄武巖礦石，敲打成小塊，即可當做鋪路材料。而如果利用高溫熔融手段，將石頭熔化後拉製成金黃色的纖維細絲，再加工成為性能多樣的新型材料，礦石的經濟和應用價值則會大大提升。

4月9日，記者走進實驗室，揭秘科研人員是如何「點石成金」，讓一塊普通的玄武巖礦石「大變身」。

玄武巖纖維細如髮

在中科院新疆理化所環境科學與技術研究室的一個展示櫃中，沉甸甸的玄武巖礦石和細如髮絲的玄武巖纖維擺放在一起。如果不看標籤上的文字說明，很難想像二者的關係竟如此親密。

據該所研究員馬鵬程介紹，玄武巖纖維是一種以玄武巖礦石為原料，通過熔融拉絲而製成的纖維狀材料，具有優異的絕緣、耐腐蝕、阻燃等性能，且生產過程基本無汙染，因此被稱為「21世紀的綠色材料」。

近年來，馬鵬程帶領的科研團隊，搭建起國內首個玄武巖纖維材料資料庫，並發現影響玄武巖纖維「強度」的關鍵因子。最近，他們又成功建成了50孔連續玄武巖纖維拉絲設備，並一次試車成功，這為今後深入研究玄武巖纖維的性能和開闢材料的新型應用奠定基礎。

馬鵬程介紹，這套實驗設備由兩部分組成，一個是玄武巖石料熔料爐，另一個是玄武巖連續纖維拉絲爐。

簡單來說，玄武巖礦石通過兩步法實現纖維化，即高溫將玄武巖礦石熔化和均質化，然後採用特定工藝將熔料拉絲形成纖維材料。

製備原理看似簡單，但操作起來並不容易，一次實驗往往要從清晨做到深夜。

兩歷高溫引絲成形

9日上午，該所實驗員葸雄宇正半蹲著查看玄武巖石料熔制爐的溫度參數，這只是實驗中的一個小步驟。葸雄宇介紹，玄武巖原石在進行破碎、清洗和乾燥後，加入到熔制爐中，當爐內溫度升高至1500℃後，原石逐漸熔化成液態，內部的各種物質也在高溫作用下變得均勻。實驗人員需用特製鉗子將液態玄武巖取出，讓其自然冷卻變成固體熟料。由於此時爐內溫度高達1500℃，即使距離半米開外，也可能會被熱氣灼傷，實驗人員需身穿特製耐高溫裝備。

冷卻後的玄武巖熟料加入到纖維拉絲爐後，再次進行1400℃的高溫熔化，熔化好的液體經引絲冷卻成形，通過塗油器塗覆浸潤劑後繞在拉絲機上進行拉絲。這樣，玄武巖纖維就基本製備而成。

一系列相關新型材料問世

利用這些玄武巖纖維，科研人員能夠製備出各種新型材料，包括各種複合材料管道、複合筋、結構件等。最近，馬鵬程帶領的科研團隊以玄武巖纖維為原料研製成功小型風力發電機葉片，該葉片的彎曲強度比傳統的玻璃纖維提高了近70%。

玄武巖纖維拉絲設備建成後，將進一步拓寬玄武巖纖維的研究領域。比如一些玄武巖礦石由於某些元素含量較低，很難拉絲成形。實驗人員可在石料熔制這一環節中人為加入其他元素，改變材料的元素含量，從而使得加工而成的玄武巖礦石熟料具備拉絲條件。

此外，實驗人員在對製備而成的玄武巖纖維進行分析後，根據其特性在表面塗抹浸潤劑，使其具備導電、油水分離的特性，獲得更廣闊的應用前景。

新疆具有豐富的玄武巖礦產資源，但多數被以碎石形式用於建築領域，產品附加值較低。

目前，馬鵬程帶領的科研團隊正在開展基於本地玄武巖礦石製備高性能連續纖維的研究工作。項目的實施不僅有望提升玄武巖礦產資源的應用附加值，在高性能纖維領域取得一些專有成果，也為實現區域礦產資源由低端應用向高端發展的轉變提供技術支撐。（梁樂）

(責編：韓雨琪（實習）、韓婷)