上世紀五六十年代，傳統的無機纖維資料開端利用于各個范疇，其重要代表纖維為天然石棉，但在實用中發明，這種天然纖維會致癌的，所以不再受人們的器重，研產生態環境友愛型高機能纖維成為人們的重要抉擇。高機能無機纖維近多少十年來開端發展較為敏捷，重要是指碳纖維、硼纖維、碳化纖維跟氧化鋁纖維，重要用于樹脂、金屬跟陶瓷基體的加強，因為它們高的比強度跟比彈性模量，使得復合資料存在比純金屬更優良的物感機能，其復合資料在軍事、空間技巧等方面施展著不可調換的作用。

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　　1. 氧化鋁纖維的簡介

氧化鋁纖維重要成分為Al2O3，有的還含有SiO2跟B2O3等金屬氧化物成分，是一種高機能的無機纖維。與碳纖維、碳化硅纖維等非氧化物纖維比較，氧化鋁纖維存在高強度、超常的耐熱性跟耐高溫氧化性的優點，可能在更高溫度下堅持很好的抗拉強度，長期利用溫度在1450-1600℃；而且名義活性好，易與樹脂、金屬、陶瓷基體復合，形成諸多機能優良、利用普遍的復合資料；同時還存在熱導率小、熱膨脹系數低等優點。氧化鋁纖維始終被認為是存在潛力的高溫資料。

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圖1 多晶氧化鋁纖維跟氧化鋁短纖維

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因為存在優良的性價比跟宏大的貿易價值，氧化鋁纖維正吸引著世界上很多發達國度投入大量的時光跟精力去研制、開發與利用。與國際進步水平比較，我國研究開發氧化鋁纖維起步較晚，基本實際研究跟實驗技巧水平與國外還存在大差距。制備可紡性好、連續性強、缺點少的氧化鋁長纖維成為當今我國氧化鋁纖維制備方面急需解決的問題。

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　　2. 氧化鋁纖維的制備

制備氧化鋁纖維的原料大多為較易得到的金屬氧化物粉末、無機鹽、有機聚合物等，它可能通過直接從水溶液、溶膠或者其余一些溶劑中紡絲制成，也可能以黏膠絲為載體來制備。目前，氧化鋁纖維的制備方法重要有溶膠-凝膠法、浸漬法、熔融抽絲法、游漿法等。

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溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是在液相前提下將醇鹽或無機鹽等原料混淆均勻，加入有機酸類或高分子類助劑，經過水解跟縮聚等反應得到廓清透明的牢固溶膠，溶膠中的膠粒聚合成為凝膠，凝膠經過干燥、煅燒等步驟得到所須要的微米級或納米級資料。

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利用溶膠-凝膠法制備氧化鋁纖維重要包含三個步驟，即可紡性溶膠的制備、成纖以及熱處理。

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可紡性溶膠的制備分為疏散法跟水解法，其中水解法為常用。水解法是以無機鹽跟醇鹽為原料，在催化劑存在的前提下產生水解縮合反應其中無機鹽先產生溶劑化反應，形成線性聚合物，這是使溶膠存在成纖性的要害因素。通過調節原料品種、組分比例、溶劑品種、催化劑、pH值跟水解聚合溫度來把持水解聚合，進而把持生成溶膠的可紡性。可紡性膠體形成后，應用不同的成纖方法制備凝膠纖維，這些方法重要有離心成纖、平吹成纖跟干法紡絲等。而對凝膠纖維的熱處理進程包含化學變更跟礦物相變更，即將吸附水、結構水、有機物及某些負離子消除，使纖維結構轉化為較牢固的氧化物物相，同時在該進程中把持纖維的致密性跟力學等性質。因此熱處理時升溫速率要緩慢，必須先完全形成低溫晶相，再轉化為高溫晶相。

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圖2 無機鋁鹽利用溶膠-凝膠法制備氧化鋁纖維基本工藝步驟[1]

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優點：制品的均勻度高，尤其是多組分制品，其均勻水平可達分子或原子水平；制品純度高，因為所用原料的純度高，且溶劑在處理進程中輕易被除去；燒結溫度比傳統方法約低400-500℃，制備的氧化鋁纖維直徑小，因此拉伸強度有較大進步。

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毛病：原料多為有機醇鹽，價格比較昂貴且對人類身材健康有害，不利于大范圍產業生產；全部制備進程所需時光較長，使得產業生產周期過長，產品價格明顯進步。

圖3 溶膠-凝膠法制備的氧化鋁纖維掃描圖[2]

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浸漬法

浸漬法是一種傳統的催化劑制造方法，通常是將載體放進含有活性物質的水溶液中浸泡，當浸漬均衡后，將殘余的液體除去，再進行干燥、鍛燒、活化等進程。

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將浸漬法利用于纖維的制造，則是采取無機鹽溶液浸漬基體纖維，其中親水機能良好的有機粘膠纖維作為浸漬基體纖維，無機鋁鹽水溶液個別作為浸漬液。在一定前提下將它們混淆，基體量的吸附浸漬液，其中無機鋁鹽以分子狀況疏散于基體纖維中，并非粘附于纖維名義，然落伍行熱處理，使有機纖維素全局部解，同時吸附的無機鹽實現脫水、熱解、裂解并分解成為氧化鋁，從而在原有機纖維處形成氧化鋁纖維，在更高溫度下實現晶型轉化跟纖維的致密化。

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圖4 溶膠浸漬法制備的氧化鋁纖維[3]

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優點：可能先將基體纖維編織再浸漬、燒結，因此可得到外形龐雜且強度較高的連續氧化鋁纖維。

毛病：本錢較高且纖維品質較差，產率低，不適合大范圍生產。

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熔融抽絲法

熔融抽絲法是1971年美國TYCO研究所研發出的一種制備氧化鋁纖維的新方法。熔融抽絲法即在高溫下向氧化鋁熔體中插入鉬制細管，利用毛細景象，熔融液恰好升到毛細管的頂端，而后由頂端緩慢向上拉伸就得到連續α-Al2O3纖維。

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此方法制備的纖維直徑范疇個別在20-150μm之間，長度在3-25mm之間，纖維的橫截面個別為扇形、半圓形或圓形，纖維的名義較為潤滑，纖維拉伸強度可達到2.35GPa，彈性模量可達451GPa。

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優點：既可制備連續纖維，也可制備短纖維，且設備簡單、本錢低、工藝易控，成纖后不須要進一步的熱處理。

毛病：因為隨著氧化鋁含量的逐步升高，熔體的可紡性逐步變差并難以把持，目前熔融抽絲法只能用于低氧化鋁含量纖維的制備，這些纖維個別只能在低于1200℃的前提下利用，纖維品德較低；且這種制備方法本錢較高，生產效力較低，不適合大范圍的產業生產。

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　　3. 氧化鋁纖維的利用

因為氧化鋁纖維凸起的化學牢固性、結構牢固性跟環境友愛性等特點，因此它已經被普遍天時用于航空航天范疇、汽車運輸范疇、高溫爐范疇以及催化范疇等。

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航空航天范疇

氧化鋁短纖維存在超高溫絕熱的特點，因此在高溫絕熱范疇受到人們的普遍歡送。莫來石短纖維作為氧化鋁纖維的一種，作為金屬基陶瓷基復合資料的加強體存在熱膨脹率低、韌性強、強度高的明顯上風，在航天、航空產業上作為絕熱資料得到了普遍利用。上世紀80年代，美國發射的“挑釁者”及航天飛機防熱資料中均利用了nextel-312纖維。

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圖5 美國挑釁者號及nextel-312氧化鋁連續纖維

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汽車運輸范疇

氧化鋁纖維與金屬基體的界面反應較小，浸潤性良好，因此氧化鋁纖維可能作為金屬基質鋁、鎂、鐵、鎳、銅、鈦以及其余各種金屬的加強體，制備各種合金。例如，在較為苛刻的環境下工作的柴油發念頭活塞就是利用的纖維加強復合資料。

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圖6 纖維加強發念頭活塞及纖維加強氣門嘴帽

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高溫爐窯范疇

氧化鋁纖維還是一種的耐火資料，它存在品質輕、熱牢固性好、熱導率低以及耐火度較高等優良特點，其各項機能都優于傳統耐火資料，其成品情勢有散裝纖維、真空成型制品等，存在十分有效的節能后果，普遍受到民眾的歡送。用氧化鋁纖維制備的隔熱襯護資料可能利用于1400℃以上的工作溫度，在鋼鐵產業、石油化產業、陶瓷制備業中的各種爐窯都是利用的此種資料。

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圖7 氧化鋁纖維隔熱襯護資料

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催化范疇

氧化鋁介孔纖維資料因為存在介電常數高、熱牢固性跟化學牢固性好、機械模量高等優點而受到人們的普遍器重。無機介孔資料存在較大的比名義積跟規矩的孔道結構因此化學活性較高、吸附容量，所以在催化劑、催化劑載體跟接收劑范疇有著普遍的利用。

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