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陶瓷纤维

/ceramic fiber/
条目作者曹谦芝沈新元
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曹谦芝

沈新元

沈新元

最后更新 2023-02-25
浏览 232
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以金属氧化物、碳化物、氮化物以及硅酸铝、钛酸钾等为原料纺制的无机纤维

英文名称
ceramic fiber
所属学科
纺织科学与工程

陶瓷纤维最早出现在美国,1941年美国巴布维尔考克斯公司以天然高岭土为原料使用电弧熔融喷吹的方法制得陶瓷纤维。20世纪40年代后期,美国研制生产的硅酸铝系列陶瓷纤维,首次应用于航天领域。60年代,美国研制出多种用于工业窑炉壁衬的陶瓷纤维。中国从70年代开始研究生产陶瓷纤维。90年代,生产了含锆陶瓷纤维和多晶氧化铝陶瓷纤维。21世纪,中国陶瓷纤维技术发展迅速,扩大了高纯硅酸铝纤维、含铬纤维、含锆纤维以及多晶氧化铝纤维的生产规模,并开发了多晶氧化锆纤维、氮化硼纤维、氮化硅纤维、碳化硅纤维和硼化物纤维等新产品。现全世界陶瓷纤维年总产量已超过30万吨,主要用做工业窑炉、加热装置耐火、隔热材料,以及复合材料及其他尖端技术工程。

陶瓷纤维分类方法很多,根据其使用功能一般可以分为耐高温陶瓷纤维和功能陶瓷纤维两类。按使用温度可分为低档陶瓷纤维(使用温度为800~1100℃)、中档陶瓷纤维(使用温度为1200~1300℃)和高档陶瓷纤维(使用温度为1300~1500℃)。按照材料的形态可分为散状陶瓷纤维、定形陶瓷纤维、不定形陶瓷纤维、混配(纺)陶瓷纤维。

含有氧化铝和二氧化硅组分的天然矿物在熔炉中熔融后,从炉底小孔中流出,被接近垂直的压缩空气吹拉成极细的纤维,从而制得陶瓷纤维。在熔体内加入二氧化锆、氧化铬,可提高陶瓷纤维的使用温度。另外,在熔体中加入氧化钙、氧化镁等成分,可使纤维具有新的功能。其他制备方法包括(溶剂)热合成法、化学气相沉积法(CVD)、有机聚合物前驱体转化法、静电纺丝法、挤压法、超细微粉烧结法等。

陶瓷纤维(见图)的结构特点是堆积气孔率高(一般大于90%),气孔孔径和比表面积大,使其具有良好的隔热性能和较小的体积密度,作为高效节能材料,在航空航天及原子能等尖端科学技术领域的应用日益增多。具有极强的过滤能力,适用于腐蚀性液体和气体的过滤。由于其重量轻、耐高温、热稳定性好、能抵抗红外线辐射、导热率低、比热小及耐机械振动等优点,可作为内燃机、喷气发动机和火箭发射台的消声器,广泛应用于机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业。

陶瓷纤维陶瓷纤维

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