玄武岩，變身新纖維開闢新賽道
人民眼·戰略性產業
原標題：新材料“織”成嫦娥六號月面國旗，記者探訪“中國紅”背後的新產業（引題）
玄武岩，變身新纖維開闢新賽道（主題）
人民日報記者 原韜雄 張騰揚 範昊天 遊儀
引 子
6月4日，嫦娥六號着陸器攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開。這是中國首次在月球背面獨立動態展示國旗。這面國旗只有11.3克，重量不及兩枚1元硬幣，卻是用一種石頭——玄武岩製成。
這條來自38萬公里外的消息，讓兩個玄武岩纖維行業的參與者興奮不已：
“製造國旗用的玄武岩出自河北蔚縣，就是咱公司生產的石頭。”蔚縣新源玄武岩礦業有限公司負責人朱兆春難掩自豪；
“玄武岩製品研發生產多年，但一直鮮爲人知，這次應用是最出名的一次。”吉林通鑫玄武岩科技股份有限公司副總經理秦廣玲倍感振奮。
嫦娥六號月面國旗所用絲線是一種新型高性能材料，名叫玄武岩纖維。它是天然玄武岩石塊粉碎後，經高溫熔融再拉絲形成的纖維，直徑僅爲頭髮絲的1/3。
“玄武岩纖維具有重量輕、強度高、耐腐蝕、綠色低碳等特性，還能耐受零下269攝氏度至零上700攝氏度的溫度，更顯出它的獨特價值。”中國科學院院士、中國科學院原地質研究所所長劉嘉麒說。
新材料產業是戰略性、基礎性產業，也是高技術競爭的關鍵領域。2013年2月，國家發展改革委發佈《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄》，將連續玄武岩纖維列入重點發展的高性能纖維材料。2023年12月，工業和信息化部發布《重點新材料首批次應用示範指導目錄（2024年版）》，玄武岩纖維布被列爲關鍵戰略材料。
黨的二十屆三中全會《決定》提出，完善推動新一代信息技術、人工智能、航空航天、新能源、新材料、高端裝備、生物醫藥、量子科技等戰略性產業發展政策和治理體系。
石頭如何拉成絲？作爲新材料的玄武岩纖維，怎樣拓展應用場景，開闢產業發展新賽道？近日，記者在河北、湖北、四川等地探訪。
點石成“絲”
粉碎、熔融、拉絲……玄武岩變身最細5微米、輕盈強韌的高性能纖維
驅車行至河北蔚縣陳家窪鄉大岳家山，舉目望去，約一人高的柱狀巖塊層層疊疊，被日光燙上金邊，好似大山披了身鱗甲。
“這便是玄武岩的本來面目，在我國儲量豐富。”劉嘉麒說。
循着機器聲，走進蔚縣新源玄武岩礦業有限公司廠房。在這裡，原礦經過3道破碎工序後，進入三層樓高的碎石分選機，採用磁選、比重選等方式，選出合格石料，裝袋封箱。
指着碎石分選機，朱兆春頗有幾分得意：這是我們自主研發的特種裝備，通過技術改造，已獲得4個實用新型專利。
玄武岩礦牀差異性大，要製成纖維，原料均質化是個難題。“即便在同一礦區，相隔幾十米，礦石所含化學元素的量也可能不同。”劉嘉麒說，只有化學成分合適的玄武岩原料才能製出纖維。
10多年來，朱兆春專注於這項技術攻關，努力提升原料的均質化水平。碎石分選機便是成果之一。
既研發設備，也嚴格檢測。新源公司對出廠礦石的氧化鈣、氧化鎂含量等20多項指標進行全面檢測。“有一項指標不合要求，都可能導致礦石無法拉絲。”朱兆春說。
嫦娥六號月面國旗所使用的玄武岩石料，就產自新源公司。新源公司年加工約10萬噸玄武岩石料，能用於製造玄武岩纖維的僅佔1/10。這些石料的平均價格爲每噸600元，是鋪路石料價格的3倍。
劉嘉麒坦言，受均質化要求等影響，目前能爲下游玄武岩纖維製造企業穩定供應石料的廠家並不多。一些科研院所正對玄武岩纖維成纖機理及原料配方持續攻關，未來有望根據下游企業對產品耐腐蝕性、耐高低溫等不同性能需求，讓更多品類的玄武岩石料得到應用。
石頭如何變成絲？
從蔚縣南下1000多公里，記者來到位於湖北襄陽的匯爾傑新材料科技股份有限公司，嫦娥六號月面國旗所用的玄武岩纖維，就誕生於此。
步入廠房，熱氣襲人。熔窯裡，在1450攝氏度至1500攝氏度的高溫下，玄武岩石料化爲熔岩。隨後，熔岩通過鉑銠合金漏板，在拉絲機的高速牽引下，形成數百條金褐色的絲線，傾瀉而下，纏繞成股。
溫度控制是玄武岩拉絲工藝的一項技術難題。中國化學纖維工業協會玄武岩纖維分會會長張道林說，就像做“拔絲紅薯”，熬糖漿要掌握好溫度，煮得過稀或過稠都無法“拔絲”，玄武岩纖維的拉絲過程亦是如此。
經過長期的技術積累，匯爾傑公司生產的玄武岩纖維直徑僅5微米，每根纖維長度則可達萬米。
5微米，是航天事業對匯爾傑公司的一次“特訓”。
嫦娥六號月面國旗由武漢紡織大學聯合匯爾傑公司等企業和單位共同研製。此前，嫦娥五號月面國旗採用芳綸爲主的新型複合材料，相關技術已較爲成熟，爲何嫦娥六號還要另闢蹊徑？
“嫦娥六號在奔月、繞月及落月過程中，要經歷高低溫反覆交替等考驗，玄武岩纖維的使用，是提升國旗材質性能的關鍵。同時，使用與月壤化學成分相近的玄武岩，也是月球資源原位利用的一種探索。”嫦娥六號月面國旗研製團隊成員、武漢紡織大學教授曹根陽說，月面國旗既要薄而軟，又要強而韌，這需要更細的玄武岩纖維。
2020年，武漢紡織大學的月面國旗研製團隊與匯爾傑公司展開合作。彼時，業內能穩定拉出玄武岩纖維的直徑普遍在10微米以上。
“拉出更細的絲，漏板孔直徑和孔數、窯體大小、控制溫度等都要重新設計。”匯爾傑公司技術總監郭清介紹。
研發關鍵時期，團隊科研人員將實驗室搬進了廠房，吃住都在企業，常常爲一個技術細節討論到深夜……這樣的日子持續了一年多。
漏板內腔結構是企業的核心技術，月面國旗研製團隊提出改進設計的意向，一時讓企業工作人員犯了難。
上報公司管理層，管理層立即拍板：“所有技術細節向團隊公開，只要能織出上月球的五星紅旗！”
“展開了！展開了！”電視屏幕上，當嫦娥六號月面國旗展開畫面出現的一刻，見證了科研人員多少個辛勞日夜的會議室裡，響起了熱烈掌聲。
科技創新塑造發展優勢。匯爾傑公司有了更高端的產品——普通玄武岩纖維每噸1.5萬元，而5微米玄武岩纖維新產品，每噸售價達到六七萬元。
“更細、更輕的絲，不僅能賣出高價，更將撬動新產品、新應用不斷涌現。”郭清說。
產業向“新”
管道強度提升50倍、汽車部件重量減輕20%……玄武岩纖維應用場景不斷拓展
摸起來，質感像純棉牛仔褲；點火燒，火舌“舔”了一下便快速熄滅。這款阻燃抗高溫玄武岩纖維面料，是武漢裕大華紡織服裝集團有限公司研發的新產品。
面料問世，源自校企聯合攻關。
玄武岩纖維具有優異的隔熱抗輻射性能，能夠抵禦月表惡劣環境。但它屬於無機纖維，表面光滑、脆性易碎，難以紡制超細絲、紡紗、織造，以及構築高牢度的顏色。
裕大華公司與武漢紡織大學合作，研究玄武岩纖維如何與粘膠纖維等相融合，突破了玄武岩細紗生產的多項關鍵技術。
2023年10月，嫦娥六號月面國旗的樣件交付後，科研團隊開始爲項目技術尋找產業落地的“土壤”，希望引導高性能纖維產業進一步發展。
過去，玄武岩碎石被廣泛用作鋪路石。近年來，玄武岩纖維已在路面增強、建築結構加固等方面大展身手。但作爲一種高性能纖維，它在產業應用上的潛力尚未完全發揮出來。
堅硬的玄武岩石頭能變成柔軟的紡織原料，不少服裝企業從中嗅出商機。
今年3月，裕大華公司生產的一方1.5平方米樣布，擺在了武漢子和誠服飾有限公司會議室裡。子和誠公司董事長李玉蓮拿起樣布，對10餘名設計師發問：“這塊布，能做什麼？”
消防服、飛行服、電力工裝……點子一個接一個。
深耕職業裝行業20年，意識到玄武岩複合紗將撬動行業大市場，李玉蓮迫不及待。“要快！”這幾乎成了她的口頭禪。
經過一系列創新設計，以玄武岩纖維爲主要材料，子和誠公司生產的近十款箱包和服裝產品已經定型，準備推向市場。
超細玄武岩纖維拉絲、紡織和着色等技術的突破，爲玄武岩纖維產業發展帶來更多想象空間。
“不只紡織、服裝企業，汽車、航空、醫療等行業也在跟進關注。”曹根陽說。
無垠太空，航天器增強部件適應輻射、高低溫等環境；蔚藍海面，生態養殖蠔排助農增收，海洋網箱可抗12級颱風；大漠戈壁，風力發電機葉片、光伏支架使用時間長、更耐用；城市鄉村，建築複合筋、電纜保護層步入日常生活……玄武岩纖維的應用場景不斷拓展。
儘管玄武岩纖維產品種類繁多，但多而不強，不少企業仍扎堆在建築和交通運輸領域競爭，導致應用場景同質化，附加值不高。有些企業則力爭突圍，用新產品塑造新優勢。
一款玄武岩纖維複合材料管道，重量比塑料管道輕一半，強度提升了50倍，使用期限超過50年，成本還能壓縮30%以上。這是源單新材料科技（廣安）有限責任公司研發的新產品。公司總經理張雪峰介紹，依靠玄武岩纖維材料的韌性特點，連接管最高還能承受15度位移，大大降低了後期維修成本。產品從今年5月試生產，預計到年底產值將突破5000萬元。
將玄武岩纖維應用於汽車產業，則是吉林通鑫玄武岩科技有限公司一直關注的賽道。通過校企合作等方式，用玄武岩纖維複合材料，通鑫公司成功研製出汽車板簧等產品。
研發不容易。“僅研發汽車板簧，前後就投入近億元。”秦廣玲說。
值嗎？“值！”秦廣玲回答乾脆：國內超大規模市場消費需求旺盛、層次多樣，雖然前期投資巨大，但能爲廣闊市場供給優質產品，帶動企業發展提質。
最近，不少企業奔着通鑫公司的研發產品而來，提出合作意向。
今年4月，中國第一汽車集團有限公司發佈一款新車型，在國內率先將玄武岩纖維規模化引入汽車產業。這款車的部分內飾部件採用了玄武岩纖維複合材料，正是由通鑫公司等企業與一汽聯合攻關實現的。新材料的應用，讓部件在保持原有性能基礎上減重20%以上，還有低氣味的優點。
“據業內專家估算，預計到2030年，汽車行業玄武岩纖維用量可達32萬噸，產值達84億元，能支撐下游零部件市場容量470億元以上。”秦廣玲說。
技術攀“高”
科技創新和產業創新深度融合，我國玄武岩纖維專利申請量、產量在全球佔比均超六成
玄武岩纖維產業發展，在我國起步不算早：本世紀初，我國建成第一座單體爐紡絲裝置，之後開始走向產業化，比國外晚了約20年。
如今，我國已成爲玄武岩纖維產量最大的國家。張道林介紹，2023年，我國玄武岩纖維產量約3萬噸，佔世界產量的75%左右，出口量達9000噸，自2016年起，出口量連年居世界前列。
這背後，是各地推動科技創新和產業創新深度融合的積極實踐。
做大做強玄武岩纖維產業，四川率先出臺產業發展規劃，印發支持產業發展的系列指導性文件。目前，四川已初步形成從原絲、複合材料到應用產品的玄武岩纖維全產業鏈。
達州市和廣安華鎣市，兩個地處山區的資源型城市，都把發展玄武岩纖維產業作爲向“新”求變、蓄力未來的重要賽道。
走進位於華鎣市的四川謙宜複合材料有限公司，智能化池窯拉絲生產線有條不紊地運轉，可年產3500噸玄武岩纖維。相較於傳統的坩堝法拉絲或組合爐拉絲，池窯拉絲的質量更加穩定。
四川帕沃可礦物纖維製品集團有限公司是謙宜公司的母公司，集團董事長劉毅烽用一個“熬”字，來總結8年的池窯拉絲技術探索經歷。
2016年，帕沃可集團生產的玄武岩棉產品銷量大漲，營收可觀。一直看好玄武岩纖維產業發展前景，劉毅烽投入大筆費用研發攻關玄武岩纖維池窯拉絲技術。
初次點火試驗，一上午就燒掉4塊鉑銠合金漏板，直接損失50多萬元。技術人員問：“還上新板嗎？”劉毅烽苦笑：“這就像鑽火洞，咱們腦袋都進去了，就別珍惜倆耳朵了！”
行業共性技術攻關，靠企業單打獨鬥難度大。探索的路上，劉毅烽並不孤單。
2020年2月，廣安市成立四川玄武岩纖維新材料研究院（創新中心），由廣安職業技術學院、廣安市科技局和帕沃可集團組成理事會，負責確定行業發展主攻方向、決策科研立項等。
強化企業科技創新主體地位，推動企業主導的產學研融合創新。
配合池窯拉絲生產，怎樣配比原料，實現纖維高模量？這是帕沃可集團提出的一個行業共性難題。歷時1年多研發，一款原料配方目前正進行中試。據此配方製作的玄武岩纖維，1平方釐米可承受1萬公斤以上的重量。
“我們正對共性關鍵技術和裝備系統等48個科研項目進行攻關。”四川玄武岩纖維新材料研究院（創新中心）副院長楊中甲說，研究院與北京大學、清華大學、北京理工大學、北京航空航天大學、中國地質大學、中國科學院結成了科研戰略聯盟，並支持重點企業與16所高校建立戰略合作關係。
2021年7月，廈門富堡複合材料股份有限公司跨越近1700公里，來到達州，成立了四川衡耀複合材料科技有限公司——從瞭解到玄武岩纖維這一新材料，到決定在達州建廠，中間只隔了半年。
達州吸引他們的，不僅有當地豐富的玄武岩資源、完善的上游配套，更有堅實的智力支持。
倉庫內，一排排自行車車架整齊碼放。在廈門，富堡公司的主打產品是碳纖維自行車車架，而達州的這款新產品，加入了玄武岩纖維預浸料，一經推出便受到海內外市場歡迎。
“我們幫助企業研發預浸料，不僅讓車架有了更高性能，成本還節約了20%。現在，研究院和企業正對預浸料進行迭代升級。”達州市玄武岩纖維產業研究院高級工程師康蘇芳說。
企業出題，科研團隊破題。“研究院的14名科研人員我都見過，他們常來企業問需求，幫助解決技術難題。”衡耀公司技術負責人李君志說。
2023年，達州與四川省科學技術廳共建玄武岩纖維及複合材料四川省重點實驗室，進一步強化科研服務能力。
有智力支持，也有真金白銀。達州推出一系列政策，支持玄武岩纖維產業發展：每年投入200萬元，支持實施基礎研究和應用基礎研究重大項目；對重大科技基礎設施項目，按投資額的20%予以支持；首次獲得高新技術企業認定的企業，給予50萬元一次性獎勵……截至目前，達州市23家玄武岩纖維生產企業，共獲得各項支持資金3825萬元。
做強玄武岩纖維產業，根本在創新。
據統計，截至2023年9月，全球玄武岩纖維專利數（含申請）1.3萬餘件，我國8600餘件，佔比66%；全球玄武岩纖維授權專利數逾1萬件，我國3800餘件，佔比37%。
創新攻關，沒有止境。位於上海的東華大學地外纖維實驗室裡，嫦娥五號帶回的月壤樣本，正在模擬月球無氧氣、微重力、低氣壓的環境中，進行纖維拉絲實驗。
“月壤與玄武岩的化學成分相似，借鑑玄武岩纖維的製備技術，利用月壤拉制的纖維，有望成爲未來月球基地的建設材料，滿足原位取材需求。”中國科學院院士、東華大學材料科學與工程學院院長朱美芳說。
那將是關於玄武岩纖維的又一個瑰麗夢想。
來源：人民日報