玄武巖：“拉絲”蝶變，月宮出“圈”

嫦娥六號的登月之旅，在完成采樣任務(wù)的同時也把一種非凡的石頭帶出了“圈”，這種非凡的石頭就是玄武巖。玄武巖在地球上的儲量并不稀少，身價自然也不高，最初只是一種普通的鋪路石料罷了，但嫦娥六號卻選中玄武巖作為月背國旗的主材料。用玄武巖復(fù)合材料織造的五星紅旗既耐高低溫循環(huán)，又耐強劑量輻射，雖為“石頭身”，卻能做到柔韌、輕質(zhì)。讓我們走進玄武巖的世界，去感受玄武巖是如何完成從“鋪路石”到“高科技”蝶變的。

廉價的“鋪路石”

玄武巖是一種由玄武巖漿凝固而成的火山巖，其礦物成分因其形成過程中的化學(xué)條件不同而存在差異。通常，玄武巖顏色較深、紋理較細、密度較高、強度較大。最初，這種巖石主要是用作鋪路的石子。不過，你可別小看這鋪路的石子，這里面也有很多學(xué)問呢！比如，鋪設(shè)道路的石子應(yīng)滿足路面的防滑性、抗壓性和抗凍性等要求，以此來保證道路的安全性、使用性以及長效性。玄武巖能夠很好地滿足這些要求，因此是一種優(yōu)質(zhì)的“鋪路石”。現(xiàn)在，玄武巖已成為建設(shè)公路、鐵路、機場跑道等交通設(shè)施所用石料中最好的材料。

堅硬的鑄石

玄武巖還是制造鑄石的重要原材料。鑄石是一種利用玄武巖等材料經(jīng)配料、熔融、澆注、熱處理等工序加工制成的硅酸鹽結(jié)晶材料。鑄石作為一種重要的非金屬材料，具有硬度高、抗腐蝕、耐磨損等顯著特點，因此被廣泛應(yīng)用于電力、煤炭、礦山、冶金、化工、建筑等行業(yè)。

玄武巖具有很好的耐磨性和出色的抗折性，并且吸水率很低，因此也是一種很好的建筑裝飾材料，可被廣泛應(yīng)用于市政工程、生態(tài)廣場、停車場所、賓館酒店、園林景觀、家庭住宅等各種場所的裝飾。

玄武石的魔變

現(xiàn)代玄武巖新興產(chǎn)業(yè)的孕育和發(fā)展是從“石頭拉絲”開始的，然而玄武巖“拉絲”是一個技術(shù)活，沒有成熟的工藝和技術(shù)是難以完成的。

玄武巖“拉絲”畢竟不同于用棉花紡線，因為玄武巖本身既硬又脆，捻不動也拉不細。那該如何生產(chǎn)玄武巖纖維呢？其實，我國從20世紀末就開始關(guān)注連續(xù)玄武巖纖維的研制工作了。2002年，連續(xù)玄武巖纖維及其復(fù)合材料研制被列入科技部“863計劃”；2004年，其被列入國家“火炬計劃”。20多年來，我國在連續(xù)玄武巖纖維研制方面取得重大突破，并且成為世界上擁有領(lǐng)先生產(chǎn)技術(shù)的少數(shù)國家之一。

那么，連續(xù)玄武巖纖維是如何生產(chǎn)的呢？通常，連續(xù)玄武巖纖維生產(chǎn)工藝是以純天然玄武巖石料為原料，將其破碎后加入到熔窯中，在1450℃～1500℃高溫熔融條件下，通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成。

連續(xù)玄武巖纖維的顏色一般為褐色，有金屬光澤，直徑比頭發(fā)絲還細。你可別小瞧了玄武巖纖維，它可是與碳纖維、芳綸以及超高分子量聚乙烯纖維等高科技纖維并駕齊驅(qū)的新興纖維材料。玄武巖纖維具有高強度、電絕緣、耐腐蝕、耐高溫、抗老化等多種優(yōu)異性能，并且與環(huán)境十分友好，因此是一種新型綠色環(huán)保高性能纖維材料。

石頭纖維塑造傳奇

玄武巖資源豐富，其纖維生產(chǎn)工藝流程較短，生產(chǎn)能耗在所有高技術(shù)纖維中最低，這是玄武巖纖維的經(jīng)濟優(yōu)勢。20多年來，作為我國重點發(fā)展的第四大高技術(shù)纖維，玄武巖纖維已經(jīng)在建筑、環(huán)保、能源、汽車、航空航天、軍工、船舶等領(lǐng)域獲得應(yīng)用，并顯示出巨大的生命力。

玄武巖纖維的強度大約是普通鋼筋的3倍以上，而密度只有鋼材的四分之一左右。如果用玄武巖纖維來取代鋼材的話，無疑是一個節(jié)約金屬資源的重要途徑。玄武巖纖維以其獨特的力學(xué)性能、良好的穩(wěn)定性能以及較高的性價比，成為了一種良好的混凝土增強材料，在建筑領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。

玄武巖纖維既能耐低溫又能耐高溫（-269℃～650℃），并且具有隔熱和防輻射的性能。比如，加捻的玄武巖纖維可以像棉線一樣被織成布匹，用來制作消防防護服。有了這樣的防護服，消防員可以輕松抵御高溫環(huán)境。用玄武巖纖維制成的航天服能夠耐高溫、隔強熱并阻擋輻射，可以保障航天員在太空的安全。

將玄武巖纖維和高分子基體制成纖維增強復(fù)合材料，可以用來制造坦克、艦船、飛機的外殼，并且在航空航天、建筑建材、道路橋梁、艦艇船舶、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域具有重要的用途。近年來，我國科學(xué)家利用玄武巖纖維本身含有的金屬元素實現(xiàn)了碳納米材料在纖維表面的可控生長，從而制得了玄武巖導(dǎo)電纖維材料，拓寬了玄武巖纖維在電磁屏蔽等領(lǐng)域的應(yīng)用價值。

隨嫦娥六號登月的“石頭版”國旗，是以玄武巖纖維為主的高性能復(fù)合材料制成的。這種高性能復(fù)合材料具有很高的技術(shù)含量，能耐受月球高真空、高低溫循環(huán)、強劑量紫外線輻照等極端環(huán)境條件。雖說是“石頭版”國旗，但其質(zhì)量只有11.3克，比嫦娥五號登月攜帶的國旗還要輕0.5克。

選定玄武巖纖維作為國旗材料，除了其具有獨特的性能之外，玄武巖在月球的分布很廣也是一個重要原因。未來，隨著月球開發(fā)的推進，月球玄武巖開發(fā)或?qū)⒈涣腥胱h程，屆時，玄武巖纖維有望在航天服、太空艙以及月球基地等方面獲得廣泛的應(yīng)用。

【責(zé)任編輯】蒲 暉