无机高性能纤维结合了纤维的可纺织加工特性和陶瓷的优异性能，具有轻质耐火、耐高温、耐腐蚀、隔热性好等优异特性。铝基高性能纤维在高温隔热、吸附过滤领域具有重要的应用价值，近年来发展迅速。

氧化铝纤维隔热衬护材料（图片来源：公开网络）

氧化铝纤维

氧化铝（Al2O3）纤维主要成分为Al2O3，大多为多晶纤维，其具有低导热系数、高热稳定性和低密度，是陶瓷纤维的第一品类。纯的氧化铝纤维由于线膨胀系数大、介电常数高且耐烧蚀性差，一般不用作高温透波复合材料的增强体。

（图片来源：3M公司官网）

目前住友化学是全球最大的前驱体法制Al2O3复丝的企业。最近全俄航空材料研究院针对高温隔热材料的重要需求，以及高温下该纤维存在蠕变而影响在复合材料中的应用难题，研究了以下 3 种组分的Al2O3纤维：①85% Al2O3＋15% SiO2；②90% Al2O3 ＋10% SiO2；③95% Al2O3＋4% ZrO2＋1% Y2O3。将 3 种组分的纤维分别在700、900和1 280 ℃下进行处理，研究其相组分和强度。发现第①种纤维的拉伸强度最高，但所有样品均显示在高温作用下有α－Al2O3小粒子成长，导致产生脆性而逐渐失去强度。俄罗斯Stekloplastic科研与生产联合体研究了单根Al2O3纱线的皮芯结构与性能，结果显示长丝在径向存在结构不均匀性及皮芯结构，且皮层与芯层的物理和力学性能不同，扫描电镜显示，长丝的表面有氧化物的一般结构特征，即无定形Al2O3，而红外光谱研究进一步证实，长丝的壳层由Al2O3的无定形纳米结构组成。

日本三菱化学子公司MAFTEC公司的Al2O3产品耐热性优，即使在超高温下也能保持基本性能，主要用于汽车排气净化催化剂转换器中，以及炼钢厂等的高温炉内隔热材料。

我国山东大学和国装新材料技术（江苏）有限公司也在研发Al2O3纤维，后者已形成产业化规模；天津市中天俊达玻璃纤维制品有限公司生产的Al2O3纤维束（3 股），线密度为190.66 tex，拉伸强力38.43 N；天津工业大学配合该丝束织造过程中的摩擦磨损性能开展了研究，结果表明，随着加载力增加，丝束所受摩擦力及长丝断裂根数增加，摩擦系数减小。预加张力为0.4 N时，丝束所受摩擦力和摩擦系数出现最小值，摩擦程度也最小。该结果有助于减少织造过程纤维的磨损。

纤维状氮化铝

日本名古屋大学于2020年 9 月正式开拓纤维状氮化铝单晶“Thermalnite”的市场，主要面向电子设备的散热材料。其导热系数为70 W/（m•K），比以往氮化铝高，据评价只需在陶瓷、树脂、橡胶中少量添加，就可得到较好的散热效果，计划于2021年设立中试厂，最初年产能100 kg，第 2 阶段提高至 3 t/a。纤维直径为 1 ～ 3 μm，长度20 ～ 100 μm，主要用途为高导热树脂、数据中心用壳体等的绝缘基板封装用树脂、黏合剂、TIM片材等，添加量10% ～ 20%，只需以往填料的 1/4 就可达到同等的导热率。还可望用于电动汽车上的动力半导体、高亮度发光二极管（LED）的绝缘基板。通过加入树脂中复合化和挤出成型，可望用于5G基板。

更多内容，请关注《纺织导报》2023年第3期《全球高性能纤维及其复合材料行业新进展》一文。