摘要：在很多人的传统认知之中，玻璃是一种相当脆弱的材料，不过它的衍生产品玻璃纤维的韧性与强度远超众人的想象。它所制成的玻璃绳，可以用作货船，也可以用作起重机的吊绳。它所制成的玻璃布，可以做成各式各样的绝缘材料，更不用说玻璃钢，玻璃碳纤维之类的复合材料了。

在很多人的传统认知之中，玻璃是一种相当脆弱的材料，不过它的衍生产品玻璃纤维的韧性与强度远超众人的想象。它所制成的玻璃绳，可以用作货船，也可以用作起重机的吊绳。它所制成的玻璃布，可以做成各式各样的绝缘材料，更不用说玻璃钢，玻璃碳纤维之类的复合材料了。

“玻璃纤维”又名“玻璃棉”、“玻纤”。是一种起增强作用的“新”材料，通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。

它是以叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石等六种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。

也有天然形成的玻璃纤维。2023年5月，中国科学院物理研究所通过对嫦娥五号月壤样品开展系统的物质科学研究，揭示了多种类型、不同起源的月球玻璃物质，首次发现嫦娥五号月壤中天然存在的玻璃纤维。据介绍，这种玻璃纤维存在说明月壤具有良好的玻璃形成能力和加工成型特性，未来月球基地建设可以利用月壤原位生产制造所需要的玻璃材料和器件。

一、玻璃纤维的发展历史

玻璃纤维已经生产了几个世纪，但最早的专利是1880年在美国授予普鲁士发明家赫尔曼·哈姆斯法尔（Hermann Hammesfahr，1845-1914）。

玻璃线的大规模生产是在1932年偶然发现的，当时欧文斯 - 伊利诺伊州的研究员Games Slayter将压缩空气射流引导到熔融玻璃流并产生纤维。这种生产玻璃棉的方法于1933年首次申请专利。欧文斯于1935年加入康宁公司，欧文斯科宁于1936年采用该方法生产其专利“玻璃纤维”（拼写为一个“s”）。最初，玻璃纤维是一种玻璃棉，纤维捕获了大量气体，使其可用作绝缘体，尤其是在高温下。

杜邦公司于1936年开发了一种合适的树脂，用于将玻璃纤维与塑料结合以生产复合材料。现代聚酯树脂的第一个祖先是1942年的氰胺树脂。当时已使用过氧化物固化系统。[6]随着玻璃纤维和树脂的结合，材料的气体含量被塑料取代。这将绝缘性能降低到塑料的典型值，但现在复合材料首次显示出作为结构和建筑材料的强度和前景。许多玻璃纤维复合材料继续被称为“玻璃纤维”（作为通用名称），该名称也用于含有气体而不是塑料的低密度玻璃棉产品。

在第二次世界大战期间，由于军事应用需要轻质和坚固的材料，复合材料的发展得到了显著推动。玻璃纤维开始用于天线罩（雷达保护罩）和飞机部件。战争时期还见证了环氧树脂和聚酯树脂的发展，它们在玻璃纤维复合材料的发展中发挥了至关重要的作用。

战后，这种材料的使用迅速扩展到商业市场。1950 年代和 1960 年代，玻璃纤维在船只、汽车和建筑材料中的使用显著增加。该材料能够模塑成复杂的形状，使其成为这些应用的理想选择。

1970 年代和 1980 年代标志着玻璃纤维复合材料的制造工艺和质量的进一步技术进步。纤维编织和树脂化学的创新使创造出更坚固、更耐用的复合材料。这些发展为包括航空航天在内的各个行业开辟了新的机会，复合玻璃纤维由于其强度和轻质特性而开始得到更广泛的使用。

玻璃纤维产业链

近几十年来，玻璃纤维复合材料不断发展，重点是提高其强度、减轻重量和提高其环境可持续性。

如今，它已成为众多行业的关键材料，以其多功能性和先进性能而闻名，这些特性经过数十年的研发而得到完善。

二、建筑领域应用

玻璃纤维在建筑材料领域中的应用主要是在外墙屋面保温防水、玻纤增强水泥以及各类建材之中。

玻纤防水卷材是以玻纤毡为基体，以高分子材料为涂覆材料制造而成，具有良好的不透水性、阻燃性、耐热性和抗拉强度，广泛用于各种地上建筑屋面和地下建筑物防水。

玻璃纤维增强水泥是以玻璃纤维为增强材料，水泥净浆或水泥砂浆为基体形成的一种复合材料。水泥基体的建筑材料特点是抗压强度高，而抗弯、抗拉强度和抗冲击强度低，在添加耐碱玻璃纤维后，不仅可以提高水泥基的抗弯、抗拉强度，还可以提高其抗冲击强度，材料的耐久性为其广泛应用奠定了坚实的基础。

轨道交通领域是玻璃纤维又一重要应用领域，在高速铁路领域，除用作内部设备和装饰材料外，在高铁枕木等承重结构上的应用也越来越广泛。用玻纤复合材料做成的构件，重量轻、强度高、刚性大，是一种理想的高速轨道交通用结构件。在轨道交通车辆中广泛应用复合材料，对减轻车厢重量，降低噪声、振动，提高安全性、舒适性，减少维修等均有重要作用。对于玻纤复合材料产业而言，这是一个崭新的、大有可为的应用领域。

而玻纤基材保温材料在建筑领域的应用也已经相当广泛，涵盖了建筑物的多个方面。以下是其主要的应用领域：

建筑外墙保温系统：玻纤基材保温材料被广泛用于建筑外墙保温系统。由于玻纤具有良好的保温性能，可以有效提高建筑物的能效，降低能源消耗。此外，玻纤保温系统还具有施工方便、环保无污染等优点。

屋面保温：玻纤基材保温材料也常被用于屋面保温。其优异的保温性能和防火性能，使得建筑物在冬季能够保持温暖，夏季能够隔绝热量，提高居住舒适度。

管道保温：在管道保温方面，玻纤基材保温材料同样表现出色。其良好的绝热性能和机械强度，能够有效保护管道免受外界环境的影响，延长使用寿命。

防火隔离带：玻纤基材保温材料还可以用于建筑防火隔离带。由于其不易燃烧的特性，能够在火灾发生时有效阻隔火势蔓延，保护建筑物和人员的安全。

三、技术趋势

玻纤基材保温材料的技术趋势主要体现在以下几个方面：

新型玻纤制备技术：随着科技的不断进步，新型玻纤制备技术不断涌现。这些新技术能够提高玻纤的性能、降低制造成本，并且有利于环保。例如，采用纳米技术制备的纳米玻纤具有更高的强度和更好的绝缘性能，能够满足更高要求的建筑节能需求。

环保和可持续性：开发环境友好型生产工艺，减少生产过程中的能耗和排放，是玻纤基材保温材料行业发展的必然趋势。通过改进生产工艺和优化设备，降低能耗和减少废气排放，实现绿色生产。

智能制造：近年来，智能制造技术在玻纤基材保温材料行业得到了广泛应用。通过智能制造技术，可以提高产品的性价比，拓展应用领域，增强对传统材料的替代性。例如，采用3D打印技术制造玻璃纤维复合材料部件，允许复杂的设计和精确的定制，提高效率和性能。

高端化和多功能化：玻纤基材保温材料的未来趋势是向更高端、更环保、更多功能化发展。随着新能源、5G通信等新兴产业的崛起，对高性能、低介电、耐高温的特种玻璃纤维需求增加。玻纤基材保温材料正不断向这些领域拓展，满足市场的多样化需求。

新材料将节能效果提高10至20倍 成本降低20%至40%

采用自主研发技术，开发出一种真空绝热复合材料，节能效果较传统保温材料提高10—20倍……2023年，南京工业大学王泽鹏、韩保恒等同学在陈舟、胡军峰、姚山季等老师的指导下，凭借该项技术在第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛全国决赛中斩获科技创新和未来产业组金奖。

真空绝热板是真空保温材料中的一种，可以有效避免空气对流引起的热传递，使导热系数大幅度降低。真空绝热板主要由芯材、阻隔膜和吸气剂构成，而芯材是决定真空绝热板绝热性能的关键因素，常见的芯材包括颗粒芯材、泡沫芯材、纤维芯材和复合芯材等，其中纤维芯材具有密度低、直径小、导热系数低等优点。

团队开发的真空绝热材料。团队供图

为了提高芯材的绝热性能，项目团队采用纳米纤维成型技术，开发出一款纳米无机纤维，纤维直径大幅降低。研发的纳米无机纤维芯材属于玻璃纤维的一种，传统玻璃纤维的直径大约7—9微米，新技术制作的玻璃纤维直径仅为520纳米。纤维的直径对导热性能影响较大，玻璃纤维就像一条高速公路，在单位时间内，纤维直径越小，热能跑的“公里数”就越多，单位时间内热传导能力变差，保温能力就得到了提升。

芯材制作好以后，放入吸气剂，再将芯材填充进阻隔膜内，进行抽真空封装，三者完全密封在一起，形成真空绝热板。项目团队利用自主研发的高真空快速激光焊接装备能够对0.1毫米超薄金属箔进行焊接，实现产品极温领域应用，产品厚度大幅降低，为普通保温材料的1/8，不仅降低了成本，还提高了用户容积率，单位体积处理能力大大提升。

产品所使用的原材料来源广泛，并且可多次循环利用，在达到相同节能率标准情况下，与现有传统保温材料相比，常温产品成本仅为80%左右，高温产品成本仅为60%左右，成本降低显著。

该绝热板常温导热系数仅为0.0012瓦每米开尔文，节能效果较传统保温材料提高10—20倍，产品可用于LNG深冷、医药冷链、钢铁石化等极低和极高温领域保温绝热。

目前，该项技术已在徐工集团、中集集团、国药集团等企业应用，参与了国有大型企业的节能改造工程，对400℃介质管道进行保温改造，每百米可节约成本4.5万元。

低导热耐高温玻璃纤维纳米气凝胶复合材料

2024年11月26日，国家知识产权局信息显示，启东育锋新材料科技有限公司申请一项名为“一种低导热耐高温玻璃纤维纳米气凝胶复合材料及其制备方法”的专利，公开号CN 119017788 A，申请日期为2024年9月。

专利摘要显示，本发明公开了一种低导热耐高温玻璃纤维纳米气凝胶复合材料及其制备方法，涉及无机非金属材料领域，由A层和B层组成，其中A层为66.67wt％的玻璃纤维毡，B层为33.33wt％的纳米气凝胶材料；玻璃纤维毡由以下组分组 成：52～56wt％的SiO2、12～16wt％的Al2O3、15～25wt％的CaO、3～9wt％的B2O3、1～4wt％的MgO、0～1wt％的K2O、0～1wt％的Na2O和0.05～0.4wt％的Fe2O3；该低导热耐高温玻璃纤维纳米气凝胶复合材料及其制备方法，具有质轻，无落粉，良好的隔热保温性能，并在长时间振动环境下能有效地防止气凝胶粉流失、飞逸，延长保温材料的使用寿命。

四、应用前景

随着建筑技术的不断发展和人们对居住舒适度要求的提高，玻纤基材保温材料在建筑领域的应用前景越来越广阔。

绿色建筑的需求增加：随着全球对环保和可持续发展的重视，绿色建筑的需求不断增加。玻纤基材保温材料作为一种环保材料，具有良好的可回收性和可重复使用性，符合绿色建筑的要求，因此其市场需求将持续增长。

建筑节能标准的提高：各国对建筑节能标准的要求不断提高，要求建筑物具有更好的保温性能和能效。玻纤基材保温材料以其优异的保温性能和施工方便性，将成为建筑节能领域的重要材料之一。

新型建筑材料的发展：随着新型建筑材料技术的不断发展，玻纤基材保温材料也在不断创新和改进。例如，采用纳米技术制备的纳米玻纤具有更高的强度和更好的绝缘性能，能够满足更高要求的建筑节能需求。

基础设施建设的推动：基础设施建设的不断推动也将为玻纤基材保温材料提供广阔的市场空间。例如，在桥梁、道路等基础设施建设中，使用玻纤增强材料可以提高基础设施的承载能力和耐久性，延长使用寿命。

五、小结

玻纤基材保温材料作为一种高性能的建筑材料，在建筑领域的应用前景广阔。其优异的保温性能、防火性能、施工方便性等特点使得其成为建筑节能领域的重要材料之一。

技术创新还将继续推动玻纤基材保温材料行业的产业升级。新材料、新工艺不断涌现。例如，采用纳米技术制备的纳米玻纤、采用3D打印技术制造的玻璃纤维复合材料部件等，都在成为行业发展的热点。

玻纤基材保温材料的应用领域也在不断拓宽。除了传统的建筑领域外，玻纤基材保温材料还在向航空航天、汽车、电子等新兴领域拓展。特别是在新能源汽车、5G通信等领域，玻纤基材保温材料将发挥更大的作用。

部分素材来源：金融界、科技日报、复合材料前沿、枣复材等

来源：友绿