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1、玄武岩复合材料在船舶市场应用摘要：随着反舰武器的发展，水面舰船易受到空中爆炸和水下爆炸的威胁，使 舰船削弱、甚至完全丧失战斗力和生命力。因此，研究非接触爆炸对舰船的破坏 效应，在设计阶段预报舰船结构在非接触爆炸下的响应，对提高舰船的战斗力和 生命力具有重要的工程应用价值。玄武岩纤维复合材料是由连续玄武岩纤维和环 氧树脂基体加工生成的复合材料，其物理性能和力学性能均优于一般的玻璃纤维 增强材料，是一种在军用舰船设计建造中可以替代钢材的新型材料，同时可以有 效提高船体的抗爆性能。基于此，本文首先对玄武岩纤维复合材料特进行了概述， 详细探讨了连续玄武岩纤维复合材料舰船，旨在确保船舶制造质量。关键词：
2、玄武岩；石英纤维复合材料；船舶市场；应用连续玄武岩纤维复合材料是以天然玄武岩矿石为原料，将矿石破碎后加入熔 窑中，在1450-1500C熔融后，通过喷丝板拉伸成连续纤维，并以玄武岩纤维为 增强体制成的新型复合材料。连续玄武岩纤维复合材料性能优异，其作为建造材 料的舰船，与传统钢制舰船相比拥有重量轻，结构坚实，抗腐蚀能力强等特点， 同时又比性能相近的碳纤维复合材料成本低廉，有广阔的发展前景。1玄武岩纤维复合材料特点1.1天然的原材料连续玄武岩纤维（Continuous Basalt Fiber简称CBF）复合材料的生产原料由 火山岩浆形成，属于玄武岩、辉绿岩与角闪岩类的火成岩。因此，玄武岩除了天
3、 然的化学稳定性和热稳定性外，不含对人类健康有害的成分，生产纤维过程中不 释放任何有害气体，无废渣产生。1.05吨玄武岩矿石可以生产1吨CBF。以单组 分的纯天然矿石为原料生产CBF，这种天然非人工合成的绿色材料在所有的高技 术纤维中是非常独特的。1.2性能综合以单一的力学性能和化学性能比较，似乎都能找到比CBF更强的高技术纤维， 然而，将很多性能综合起来比较，CBF是佳的多能纤维。CBF不仅具有综合性能 好的优良品质，譬如既耐酸又耐碱、既耐低温（-260C）又耐高温（+700 C）， 既绝热电绝缘又隔音，拉伸强度超过大丝束碳纤维，断裂延伸率比小丝束的碳纤 维还要好；CBF表面极性，与树脂复合
4、时界面结合的浸润性极佳，而且CBF具有 三维的分子维数与分子维数一维的线性聚合物纤维相比具有较高的抗压缩强度、 剪切强度和在耐恶劣环境中使用的适应性、抗老化性等等优异的综合性能。有国 外专家一言以蔽之：CBF综合性能好、性价比好。韩国的材料界专家甚至说，CBF 的产品寿命期为1001000年。1.3成本低廉生产CBF的成本很低，纯天然玄武岩矿石的原料每吨仅80100元人民币。 目前，采用我国CBF项目863计划成果技术生产每吨纤维的成本已经基本接近于 E玻璃纤维。CBF生产成本的低廉性为其大规模的推广使用创造了前提条件。1.3工艺简洁CBF采用一步法生产工艺：玄武岩矿石投入熔炉T熔化T拉丝。由
5、于无需 人工配料，其生产环节比一般玻璃纤维的生产过程还要简洁得多。1.4技术难度高由于纯天然玄武岩熔体导热性差、析晶上限温度较高容易析晶、成纤粘度控 制范围很窄，对天然玄武岩矿石矿物相和成分组成需要严格的筛选。因此，虽然 CBF生产工艺十分简洁，但是却有着较高的成纤难度、严格的工艺控制条件和很 高的技术门槛。这也是全世界CBF发展20多年了仍然停留在200孔拉丝漏板初 级技术水平的主要原因。1.5应用广泛CBF是典型的多能纤维，由上述特征不难看出其应用领域的广泛性。譬如 CBF的火山岩原料本身属于硅酸盐类，因此，在建筑领域可以大显身手。短切的 CBF可以用于增强砂浆/混凝土和沥青/混凝土，有良
6、好的防渗抗裂作用。CBF 与树脂复合可以制成复合棒材（筋）替代钢筋、甚至可以替代碳纤维用于结构加 固补强，例如玄武岩纤维单向分布与结构胶复合的片材在我国一些结构加固工程 的应用中凸现出性价比的明显优势等等。CBF在房屋、桥梁、高速公路、城市高 架道路、飞机跑道、海港码头、地铁隧道、沿海防护工程、核电站设施、军事设 施等等建筑领域起到结构加固补强、防渗抗裂、延长建筑使用寿命等作用CBF是 天然绿色的新材料，将给建筑业和我国优先发展的交通运输领域带来革命性的变 革。CBF是纯天然的阻燃纤维，有着比美国杜邦公司NOMEX更高的极氧指数 （268），它优良的阻燃隔热性能，将是消防服阻燃隔热面料层和防火
7、卷帘、灭 火毯的天然阻燃材料等等。2 CBF在我国的发展CBF将成为与碳纤维、芳纶、超高相对分子质量聚乙烯纤维并驾齐驱的又一 极具竞争力的高科技纤维。继前苏联之后，近几年来，国际上如美国、日本、德 国等一些科技发达国家都加强了对CBF这一新型无机高科技纤维的研究开发，并 取得了一系列新的应用研究成果。研究结果表明：CBF已经成为一种将改变世界 先进新材料格局的高技术纤维。我国有关决策部门拟从新材料的战略发展高度引 起充分的关注和重视，以推动我国CBF及其产业的快速发展，真正成为全球后 来者居上的CBF制造大国。近几年来，美国、加拿大、德国、英国、日本、韩 国等国纷纷加大国防科研的投入，开展了
8、CBF在国防军工领域的应用研究，并展 开了激烈的专利保护战。显然CBF将改变世界先进材料的格局，由于性价比好， 已经展现出广阔的国防军工的应用前景。目前，全世界碳纤维严重短缺。据有关 方面的不完全统计，2004年我国军方和地方对碳纤维的实际用量为4000多吨， 因此，在碳纤维严重短缺的背景下，研究讨论CBF在我国的发展和推广应用有着 十分重要的现实意义。3连续玄武岩纤维复合材料舰船舰船是海上部队赖以生存和进行对敌攻击的平台。随着科学技术的飞速发展 和未来海上作战需要的不断提高，各类新型舰船层出不穷。舰船的模块化设计技 术，新材料新工艺技术，推进系统，电子和信息技术，隐身技术，超导技术，激 光技
9、术，卫星技术，新型武器系统等，给海军舰船的制造、动力、武备都带来了 日新月异的变化。为了适应未来需要，世界各发达海军国家都在积极探索和发展 新型舰船。CBF舰船就是新型复合材料舰船。采用CBF为建造材料的舰船，与传 统钢制舰船相比拥有重量轻，结构坚实，抗腐蚀能力强，耐热性能好，透波性能 优良等特点，同时CBF又比性能相近的碳纤维复合材料成本低廉，在未来可以很 大程度上取代碳、芳纶纤维等，有广阔的发展前景。4结束语综上所述，我国玄武岩矿藏储量丰富，玄武岩纤维及其复合材料的性能优异， 替代性强，应用领域广，有广阔的发展前景，可谓21世纪的一种新材料。连续 玄武岩纤维复合材料性能优异。与一般的纤维复合材料相比，CBF复合材料具有 耐温性能好、抗拉强度高、化学性能与抗热性能稳定、介电性能良好及透波性能 优良等特点。采用CBF为建造材料的舰船，与传统钢制舰船相比拥有重量轻，结 构坚实，抗腐蚀能力强等特点，同时CBF又比性能相近的碳纤维复合材料成本低 廉，在未来可以很大程度上取代碳、芳纶纤维等，有广阔的发展前景。参考文献：1 胡显奇，罗益锋，申屠年.玄武岩连续纤维及其复合材料J.高科技纤维与 应用.2012，27（2）： 1-112 胡显奇，申屠年.连续玄武岩纤维在军工及民用领域的应用J.高科技纤维 与应用.2015，30（6）： 7-13.
