陶(tao)瓷纖維(wei)多(duo)孔隔(ge)熱(re)(re)(re)(re)材(cai)(cai)料(liao)，只(zhi)需要很少的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(纖維(wei))就可(ke)以形成一個穩定的(de)(de)(de)結構(gou)(gou)，相比于(yu)陶(tao)瓷孔隙隔(ge)熱(re)(re)(re)(re)材(cai)(cai)料(liao)，陶(tao)瓷纖維(wei)隔(ge)熱(re)(re)(re)(re)材(cai)(cai)料(liao)具(ju)有輕質、多(duo)孔、熱(re)(re)(re)(re)導率低、比熱(re)(re)(re)(re)容大的(de)(de)(de)特性，并且(qie)可(ke)以承受很強的(de)(de)(de)載荷。這(zhe)種材(cai)(cai)料(liao)已經被(bei)應用(yong)在(zai)過濾分(fen)離、隔(ge)熱(re)(re)(re)(re)、生(sheng)物醫學、復合(he)材(cai)(cai)料(liao)等多(duo)個領域。以陶(tao)瓷纖維(wei)材(cai)(cai)料(liao)制備的(de)(de)(de)隔(ge)熱(re)(re)(re)(re)材(cai)(cai)料(liao)為代表的(de)(de)(de)可(ke)重復使用(yong)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)防護結構(gou)(gou)，廣泛應用(yong)于(yu)國內外各類先進飛行器的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)防護系統(tong)中，具(ju)有重要的(de)(de)(de)應用(yong)價值和發展前(qian)景。

    陶(tao)瓷纖維可分為(wei)二大類：非氧(yang)化物陶(tao)瓷纖維(如SiC纖維、C纖維)和氧(yang)化物(含復(fu)合氧(yang)化物)陶(tao)瓷纖維(如硅酸鋁纖維、Al2O3纖維)。

一、非氧化物陶瓷纖(xian)維

(1)碳(tan)化(hua)硅(gui)纖維(wei)。碳(tan)化(hua)硅(gui)(SiC)俗稱金剛砂、碳(tan)硅(gui)石，是(shi)一種以共價鍵結(jie)(jie)合(he)的(de)人工合(he)成化(hua)合(he)物(wu)。可用化(hua)學(xue)氣相沉積法、碳(tan)熱還原(yuan)法、粉末燒結(jie)(jie)法以及(ji)先驅體轉化(hua)法制備。純碳(tan)化(hua)硅(gui)是(shi)無色(se)透明，工業中使用的(de)碳(tan)化(hua)硅(gui)常(chang)常(chang)因為含有游離(li)鐵、硅(gui)、碳(tan)等雜(za)質而(er)呈淺(qian)綠色(se)或(huo)黑色(se)。

   由于碳化(hua)硅具有良好(hao)的高溫(wen)特(te)性(xing)，如抗氧化(hua)性(xing)、高溫(wen)強度高及(ji)穩(wen)定性(xing)、熱傳導性(xing)好(hao)、密度小、膨脹系數低、蠕(ru)變性(xing)小等特(te)點，可將其用作(zuo)高溫(wen)燃氣輪(lun)(lun)機的燃燒(shao)室、高溫(wen)噴嘴、渦輪(lun)(lun)的靜葉片(pian)(pian)等。由于碳化(hua)硅的高熱導性(xing)、絕緣性(xing)能好(hao)等特(te)點，可將其作(zuo)為冶金工(gong)業窯爐中(zhong)的高溫(wen)熱交換器，以及(ji)大規模集成(cheng)電路(lu)的基片(pian)(pian)和(he)封裝材(cai)料等。利用其高硬度、耐(nai)磨損(sun)、耐(nai)酸(suan)堿腐蝕的性(xing)能，可在機械、化(hua)學等工(gong)業中(zhong)制備機械密封材(cai)料，如滑動軸承、閥片(pian)(pian)、風機葉片(pian)(pian)和(he)耐(nai)腐蝕的管道(dao)等。

   碳(tan)化硅除了(le)具有良(liang)好的(de)(de)物理性能(neng)以(yi)外，還具有優良(liang)的(de)(de)化學性能(neng)。在非氧氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下，2300℃時碳(tan)化硅表面(mian)氣(qi)(qi)相(xiang)中僅含硅5%.但當碳(tan)化硅暴露在氧氣(qi)(qi)中達到1000℃時，表面(mian)就開始氧化，但碳(tan)化硅可(ke)以(yi)生(sheng)成SiO2保護膜，阻止氧化反應繼續進行。

(2)碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)。碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)是指纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)狀的(de)(de)碳(tan)(tan)材料(liao)，由有機纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)在惰(duo)性(xing)(xing)(xing)氣(qi)體中加(jia)熱到(dao)1000℃以(yi)上，形成(cheng)的(de)(de)碳(tan)(tan)含量(liang)占90%以(yi)上的(de)(de)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)狀碳(tan)(tan)材料(liao)。碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)是一(yi)種新型(xing)無(wu)機材料(liao)，它的(de)(de)密(mi)(mi)度(du)為(wei)1.5-2g/cm3，是鋼(gang)密(mi)(mi)度(du)的(de)(de)1/4、鋁(lv)合金(jin)密(mi)(mi)度(du)的(de)(de)1/2，強度(du)卻比鋼(gang)大4、5倍(bei)。其(qi)熱膨脹系數小(xiao)，抗熱震性(xing)(xing)(xing)好，從幾千(qian)攝氏度(du)的(de)(de)高(gao)溫突然降到(dao)常(chang)溫也(ye)(ye)不會(hui)炸裂，同(tong)時具有良(liang)好的(de)(de)潤滑(hua)性(xing)(xing)(xing)及導(dao)電性(xing)(xing)(xing)。碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)的(de)(de)化學性(xing)(xing)(xing)質與(yu)碳(tan)(tan)相似，對一(yi)般(ban)堿(jian)性(xing)(xing)(xing)是惰(duo)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)，并且(qie)在液氮溫度(du)下(xia)也(ye)(ye)不會(hui)脆化。在非氧環(huan)境下(xia)，即使3000℃的(de)(de)高(gao)溫也(ye)(ye)不熔化，但在空氣(qi)氣(qi)氛下(xia)，溫度(du)高(gao)于400℃時就會(hui)出現明顯的(de)(de)氧化現象，生成(cheng)CO與(yu)CO2。因此碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)(wei)可以(yi)大幅(fu)度(du)減輕(qing)構(gou)件結構(gou)重量(liang)，提高(gao)技術(shu)性(xing)(xing)(xing)能，使得其(qi)大范圍的(de)(de)應用在航空航天飛(fei)行器上。

    依據所(suo)采用(yong)的原料不(bu)同，可將碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)可分為聚(ju)丙烯腈基碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)，瀝青(qing)基碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)和(he)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)素(su)基碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)、酚(fen)醛基碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)四種。應用(yong)較(jiao)普遍的碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)主要(yao)是聚(ju)丙烯腈碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)和(he)瀝青(qing)碳(tan)(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)。

二、氧化物(wu)陶瓷(ci)纖維

(1)硅(gui)酸(suan)(suan)鋁(lv)(lv)纖(xian)(xian)維(wei)。硅(gui)酸(suan)(suan)鋁(lv)(lv)纖(xian)(xian)維(wei)形狀(zhuang)和顏(yan)色(se)同(tong)棉(mian)花相似，是(shi)一種非晶體陶瓷(ci)纖(xian)(xian)維(wei)，主要由(you)氧化鋁(lv)(lv)和二氧化硅(gui)組(zu)成，有時(shi)還含(han)有少量的氧化鐵、二氧化鈦、氧化鈣等(deng)物(wu)質(zhi)。根據組(zu)成物(wu)質(zhi)及(ji)含(han)量的不同(tong)，可分為四(si)類：標準(普通(tong))硅(gui)酸(suan)(suan)鋁(lv)(lv)纖(xian)(xian)維(wei)、高純硅(gui)酸(suan)(suan)鋁(lv)(lv)纖(xian)(xian)維(wei)、高純含(han)鋁(lv)(lv)硅(gui)酸(suan)(suan)鋁(lv)(lv)纖(xian)(xian)維(wei)和高純含(han)鋯(gao)硅(gui)酸(suan)(suan)鋁(lv)(lv)纖(xian)(xian)維(wei)，其各組(zu)分含(han)量如表(biao)1-2所示。

    硅(gui)(gui)酸(suan)鋁纖(xian)維(wei)(wei)直徑1-10μm，長度(du)為(wei)(wei)5-25cm，耐溫(wen)性、隔(ge)熱(re)性、吸音(yin)性均較(jiao)好，并(bing)(bing)且蓄熱(re)小(xiao)、導熱(re)系數(shu)低、抗機(ji)械振動(dong)(dong)能力強，使用(yong)溫(wen)度(du)可達(da)1200℃，密度(du)卻僅為(wei)(wei)0.096-0.128g/cm3。在其中加入CrO2后，由于CrO2阻止了纖(xian)維(wei)(wei)間接觸部(bu)位的晶體(ti)析出和長大，可以提(ti)高(gao)纖(xian)維(wei)(wei)抗高(gao)溫(wen)收縮性能，并(bing)(bing)使使用(yong)溫(wen)度(du)達(da)到(dao)1400℃。硅(gui)(gui)酸(suan)鋁纖(xian)維(wei)(wei)復合材(cai)料可以制成毯(tan)、氈、紙、板等(deng)形狀，目前(qian)已廣泛應用(yong)于化工、機(ji)械等(deng)熱(re)能設備的保(bao)溫(wen)及(ji)火箭(jian)發動(dong)(dong)機(ji)部(bu)件的隔(ge)熱(re)層等(deng)。

(2)石英纖維(wei)(wei)。石英纖維(wei)(wei)是(shi)指雜(za)志含(han)量低(di)于(yu)0.1%，纖維(wei)(wei)直徑(jing)在0.7-15μm的(de)(de)高(gao)純度特(te)種二氧化(hua)硅玻璃纖維(wei)(wei)。其具(ju)(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)(de)耐熱性(xing)，長(chang)期穩(wen)定(ding)的(de)(de)使用(yong)溫(wen)度為1050℃，瞬間(jian)耐溫(wen)高(gao)達1700℃。除此(ci)之外，石英纖維(wei)(wei)具(ju)(ju)有(you)耐腐蝕性(xing)，高(gao)溫(wen)下強度保(bao)持率高(gao)、尺(chi)寸(cun)穩(wen)定(ding)、抗熱震性(xing)好、化(hua)學(xue)穩(wen)定(ding)性(xing)高(gao)，此(ci)外還(huan)具(ju)(ju)有(you)**的(de)(de)電(dian)絕緣性(xing)能，它(ta)的(de)(de)介電(dian)常數和(he)介質(zhi)損耗系(xi)數在所(suo)有(you)礦物纖維(wei)(wei)中是(shi)***的(de)(de)，而且(qie)制作成本(ben)比碳化(hua)硅纖維(wei)(wei)低(di)許多。此(ci)，石英纖維(wei)(wei)在國防(fang)軍(jun)事(shi)和(he)航(hang)空航(hang)天工業(ye)中具(ju)(ju)有(you)重要用(yong)途，可(ke)用(yong)于(yu)制造(zao)航(hang)天熱防(fang)護系(xi)統。

   石(shi)(shi)英(ying)(ying)纖(xian)維(wei)分為(wei)連續(xu)石(shi)(shi)英(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)纖(xian)維(wei)和(he)石(shi)(shi)英(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)棉(mian)。連續(xu)石(shi)(shi)英(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)纖(xian)維(wei)是指(zhi)石(shi)(shi)英(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)被熔(rong)融(rong)后，由外(wai)力拉引(yin)而(er)成(cheng)的長纖(xian)維(wei)。一般其單絲(si)直徑在3-10μm，可(ke)以紡織加工(gong)成(cheng)石(shi)(shi)英(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)纖(xian)維(wei)紗、布等。石(shi)(shi)英(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)棉(mian)是指(zhi)采用(yong)高壓氣流噴吹(chui)石(shi)(shi)英(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)熔(rong)融(rong)體而(er)得(de)到(dao)的一種長短不均的石(shi)(shi)英(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)纖(xian)維(wei)，其形態蓬松，類似棉(mian)絮。一般纖(xian)維(wei)直徑小于3μm的稱超(chao)細棉(mian)，直徑為(wei)3-5μm的稱細棉(mian)。

(3) 莫(mo)(mo)來石纖維。莫(mo)(mo)來石是(shi)氧化硅、氧化鋁二(er)元體系中，**能夠在常(chang)溫(wen)常(chang)壓下穩(wen)定(ding)存在的二(er)元化合物，化學式(shi)為3Al2O3·2SiO2，其相(xiang)圖如(ru)1所示。

     莫來石纖維(wei)(wei)是(shi)一(yi)種多晶(jing)結(jie)構的(de)纖維(wei)(wei)，主晶(jing)相(xiang)為(wei)(wei)莫來石微晶(jing)，作(zuo)為(wei)(wei)氧(yang)(yang)化(hua)硅和氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)二元體系中**的(de)穩(wen)定相(xiang)，其活(huo)性(xing)(xing)低，再結(jie)晶(jing)能(neng)力較(jiao)(jiao)差，因此(ci)莫來石纖維(wei)(wei)具有(you)較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)耐(nai)高(gao)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)，使用(yong)溫(wen)度可(ke)達到1500℃，但(dan)當溫(wen)度高(gao)于1500℃時(shi)(shi)，其晶(jing)粒也會長大，使其喪失高(gao)溫(wen)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)，當溫(wen)度達到1830℃左右時(shi)(shi)，會迅速分解為(wei)(wei)氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)和液(ye)相(xiang)。莫來石纖維(wei)(wei)受熱時(shi)(shi)膨脹均勻，抗熱震穩(wen)定性(xing)(xing)能(neng)極好(hao)，熱導率低，在(zai)高(gao)溫(wen)下不(bu)(bu)易發生蠕變，不(bu)(bu)僅能(neng)夠保(bao)持良好(hao)的(de)彈性(xing)(xing)，收縮也比較(jiao)(jiao)小，且(qie)材料本身(shen)化(hua)學(xue)穩(wen)定性(xing)(xing)好(hao)，不(bu)(bu)易受到腐蝕(shi)，因此(ci)作(zuo)為(wei)(wei)新(xin)型(xing)超輕(qing)質(zhi)高(gao)溫(wen)耐(nai)熱纖維(wei)(wei)材料，被廣泛(fan)用(yong)于各種高(gao)溫(wen)產品及熱防(fang)護系統中。但(dan)是(shi)莫來石纖維(wei)(wei)的(de)常溫(wen)力學(xue)性(xing)(xing)能(neng)不(bu)(bu)佳，成為(wei)(wei)制約(yue)該(gai)材料實用(yong)化(hua)的(de)一(yi)大障礙(ai)。

(4)氧(yang)化(hua)鋁纖(xian)(xian)維。氧(yang)化(hua)鋁纖(xian)(xian)維是一種(zhong)多(duo)晶(jing)陶(tao)瓷(ci)纖(xian)(xian)維，具(ju)有長(chang)纖(xian)(xian)、短纖(xian)(xian)、晶(jing)須等多(duo)種(zhong)形式(shi)。它以Al2O3為主要成分，有時(shi)會(hui)含有一定量(liang)(liang)的添加劑，如二氧(yang)化(hua)硅、氮化(hua)硼、氧(yang)化(hua)鋯、氧(yang)化(hua)鐵(tie)、氧(yang)化(hua)鎂等。氧(yang)化(hua)鋁纖(xian)(xian)維直徑10-20μm，密度2.7-4.2g/cm3，具(ju)有較(jiao)高的機械性能，抗(kang)拉強(qiang)度1.4-2.45GPa，抗(kang)拉模量(liang)(liang)190-385GPa。

    其具有(you)良好的(de)耐(nai)化(hua)學(xue)腐蝕(shi)性、耐(nai)氧化(hua)、耐(nai)高溫性，并有(you)高的(de)化(hua)學(xue)穩定性和較低的(de)熱膨(peng)脹系數，熔點(dian)2050℃，可以在1500℃高溫下長期使用(yong)。

    化(hua)鋁短纖(xian)維(wei)主要用(yong)(yong)于(yu)高溫絕熱(re)(re)材(cai)料，長纖(xian)維(wei)用(yong)(yong)于(yu)增強復合材(cai)料，晶須則具有(you)較(jiao)(jiao)高的(de)強度(du)和一些特(te)殊(shu)的(de)磁學、電(dian)學、光(guang)學性(xing)能，應用(yong)(yong)于(yu)功能材(cai)料之(zhi)中(zhong)。氧化(hua)鋁纖(xian)維(wei)表(biao)面活性(xing)好，與(yu)金(jin)屬、陶瓷等基(ji)體(ti)材(cai)料易于(yu)復合，加之(zhi)較(jiao)(jiao)高的(de)使用(yong)(yong)溫度(du)，使得(de)其在一般(ban)工業(ye)與(yu)高科技領域(yu)得(de)到了越來越廣泛的(de)應用(yong)(yong)，可(ke)用(yong)(yong)于(yu)高溫窯爐(lu)、熱(re)(re)工設備、核反應堆及航天(tian)(tian)飛(fei)(fei)機的(de)保溫隔熱(re)(re)材(cai)料等。美國在“哥倫比(bi)亞”號航天(tian)(tian)飛(fei)(fei)機上將氧化(hua)鋁纖(xian)維(wei)當做(zuo)隔熱(re)(re)板襯墊(dian)使用(yong)(yong)，當航天(tian)(tian)飛(fei)(fei)機在大氣層飛(fei)(fei)行時，隔熱(re)(re)板襯墊(dian)可(ke)以防止熱(re)(re)量通過隔熱(re)(re)板之(zhi)間的(de)縫隙進入(ru)防熱(re)(re)罩。氧化(hua)鋁纖(xian)維(wei)在軍工、航天(tian)(tian)航空(kong)上具有(you)重要的(de)戰(zhan)略意(yi)義、巨大的(de)商業(ye)價值，吸引(yin)了許(xu)多國家(jia)投入(ru)大量人力、物(wu)力和財力進行研制開發與(yu)利用(yong)(yong)。但氧化(hua)鋁纖(xian)維(wei)密度(du)較(jiao)(jiao)大，熱(re)(re)導率較(jiao)(jiao)高，限制了它的(de)進一步應用(yong)(yong)。