氧化鋯（ZrO2)纖維是一種多晶無(wú)機(jī)耐火纖維，耐高溫(熔點(diǎn)高達(dá)2700℃)、抗氧化、耐酸堿腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定、隔熱性能優(yōu)異，且常溫下絕緣而高溫下導(dǎo)電，因此氧化鋯纖維及其制品纖維板、纖維布、纖維氈等在航空航天、原子能、冶金和石油化工等行業(yè)有著極大的應(yīng)用需求。
氧化鋯纖維制備方法
目前，常見(jiàn)的制備氧化鋯纖維按成型工藝有:溶液浸漬法、溶液噴絲熱解法、溶液靜電紡絲法、膠體拉絲法、膠體甩絲法、泥漿擠絲法等。
溶液浸漬法
該方法制作方便，原料易得�？梢灾苯又苽錃趾图�，而不需要另外紡織工藝，此外，生產(chǎn)時(shí)占地面積小。但是粘膠絲浸在溶液中得到前驅(qū)體，顆粒填充于粘膠絲氣孔中的幾率是隨機(jī)的，前驅(qū)體中的含量較低，有機(jī)成分含量較高，在燒結(jié)過(guò)程中體積收縮大，工藝控制復(fù)雜，有時(shí)得到的纖維顆粒不夠均勻，氣孔率較高。
溶液噴絲熱解法
該方法采用具有一定粘度、表面張力小的鋯鹽溶液作為成絲材料，通過(guò)噴嘴將溶液噴入熱空氣中，噴出的溶液由于具有一定的粘度，在熱空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)能保持絲狀，同時(shí)絲狀溶液中的溶劑發(fā)生蒸發(fā)，從而獲得氧化鋯纖維。
溶液靜電紡絲法
靜電紡絲已經(jīng)被認(rèn)為是非常簡(jiǎn)單和高效的制造納米纖維的方法。聚合物溶液或熔體、有機(jī)無(wú)機(jī)溶膠或納米復(fù)合材料，在具有適當(dāng)?shù)膹椥哉扯葪l件下，大都可以通過(guò)靜電紡絲的方法制備納米或亞微米級(jí)超細(xì)纖維。
膠體拉絲法
用此法制備氧化鋯纖維適用于連續(xù)氧化鋯纖維的制備，在一定的牽引力下將有一定粘度的液體拉制出細(xì)絲，此法可以制備出連續(xù)氧化鋯纖維。
拉絲工藝對(duì)溶液要求很高，而且當(dāng)纖維中溶劑揮發(fā)后，纖維失去柔韌性，容易斷裂。
膠體甩絲法
將粘性液體置于高速離心機(jī)中，在高速離心力作用下，流體通過(guò)特制的細(xì)孔，由于流體本身具有一定的粘性，形成細(xì)的纖維狀細(xì)絲，德國(guó)公司的專(zhuān)利是將有一定粘度的有機(jī)聚合物與水溶性鋯鹽的混合溶液，通過(guò)高速離心機(jī)離心甩制成氧化鋯纖維。
此法產(chǎn)量高，成品中渣球量少，對(duì)原料本身性能要求不太高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。但是所得纖維中有機(jī)物含量很高，而且加熱時(shí)產(chǎn)生很多腐蝕性氣體。
泥漿擠絲法
泥漿擠絲法制備氧化鋯陶瓷纖維是將有機(jī)粘結(jié)劑與粒徑在50nm一1um范圍內(nèi)的氧化鋯微粒均勻混合后擠出成泥條，再進(jìn)行高溫?zé)芍频醚趸喬沾衫w維。
泥漿擠絲法制備氧化鋯陶瓷纖維要求氧化鋯粉體顆粒細(xì)小，尺寸均勻，制備的纖維直徑比較粗，而且制備成的氧化鋯纖維中含有大量的有機(jī)物，高溫處理后所得的氧化鋯纖維陶瓷往往含有大量氣孔。
氧化鋯纖維性能影響因素
強(qiáng)度
氧化鋯纖維的強(qiáng)度與其結(jié)構(gòu)狀況息息相關(guān)。由于氧化鋯纖維為多晶陶瓷結(jié)構(gòu)，由大量的晶粒堆積排列而成，因此纖維的強(qiáng)度大小將取決于以下幾種本征因素:結(jié)構(gòu)缺陷的多少、晶粒燒結(jié)的程度、晶界雜質(zhì)狀況、晶相組成、晶粒大小、均勻性和排列取向、纖維直徑等等。
連續(xù)性
前驅(qū)體紡絲液的可紡性好壞是決定纖維能否連續(xù)的關(guān)鍵，而在有機(jī)聚鋯法制備氧化鋯纖維中，紡絲液可紡性的好壞主要取決于含鋯聚合物分子的特性如聚合度、分子量范圍、是否為直鏈線型分子等。
直徑
氧化鋯纖維的直徑主要取決于紡絲所得前驅(qū)體纖維的直徑，而前驅(qū)體纖維的直徑則受紡絲工藝的影響。在合適的紡絲技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)，減小噴絲孔徑、降低紡絲液粘度、提高紡絲壓力和紡絲速度，可以降低前驅(qū)體纖維的直徑。
密度
纖維的密度主要受氣孔率的影響，氣孔率越低，纖維燒結(jié)的越致密，則其表觀密度越接近于其真密度。不同晶相的氧化鋯，其密度不同，立方相和四方相氧化鋯的密度相對(duì)較大，分別約為6.11g/cm3和6.06g/cm3，而單斜相的密度相對(duì)最小，約5.68g/cm3。與其他纖維相比，氧化鋯纖維的密度稍高，是其不足之處。
透明性
纖維的透明性主要取決于纖維的晶粒粒徑，以及氣孔和微裂縫等缺陷的尺寸和數(shù)量等。前期熱處理時(shí)升溫越快，可分解物脫出越急劇，形成的氣孔和微觀裂縫就越多;后期高溫?zé)Y(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，晶粒長(zhǎng)的越大，2種情況都是導(dǎo)致纖維不透明的主要原因。
晶粒大小
晶粒在高溫?zé)Y(jié)時(shí)會(huì)逐漸長(zhǎng)大，粒徑大小與燒結(jié)溫度的高低和燒結(jié)時(shí)間的長(zhǎng)短有重要關(guān)系。
晶粒的過(guò)度長(zhǎng)大會(huì)嚴(yán)重惡化纖維性能，因而在保證晶粒充分燒結(jié)的條件下，應(yīng)盡量縮短燒結(jié)時(shí)間，以避免晶粒的過(guò)度長(zhǎng)大。高壓環(huán)境和晶粒生長(zhǎng)抑制劑如Al2O3等可以在一定程度上抑制晶粒的長(zhǎng)大。
氧化鋯纖維應(yīng)用
航空航天
可以用于航天飛機(jī)、航天器用絕熱與結(jié)構(gòu)增強(qiáng)材料;如先進(jìn)航天飛機(jī)的超高溫表面絕熱材料及特殊防熱結(jié)構(gòu)的高性能絕熱材料，各種載人飛行器的超高溫復(fù)合材料，如航天器的前錐體和翼前緣的結(jié)構(gòu)、燒蝕、超高溫絕熱材料等。
美國(guó)進(jìn)行氧化鋯材料研究的Zircar公司于20世紀(jì)60年代首先開(kāi)發(fā)研制出氧化鋯纖維材料，研究發(fā)現(xiàn)，它所具有的優(yōu)良性能使其特別適合用作高壓鎳氫電池的隔膜材料，并已將其產(chǎn)業(yè)化成功應(yīng)用于衛(wèi)星等航天器中。
冶金與化工
氧化鋯纖維是超高溫條件下理想的絕熱保溫材料，因此廣泛應(yīng)用于各種高溫爐的爐襯絕熱保溫等。氧化鋯纖維可以加工成或制造成各種制品，主要包括氧化鋯纖維氈、氧化鋯纖維紙、氧化鋯纖維布及剛性氧化鋯纖維制品等，根據(jù)其形態(tài)的不同，可以在不同的環(huán)境下使用。例如空間熔煉爐、原子能反應(yīng)堆、工業(yè)窯爐用超高溫隔熱材料。
復(fù)合材料
氧化鋯纖維可以與許多金屬或合金復(fù)合，制備寬溫度范圍使用的超強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。
如氧化鋯纖維與氮化物復(fù)合材料能有效提高材料的熱性能。與玻璃復(fù)合，制成高強(qiáng)絕熱玻璃。
其他領(lǐng)域
可以作為催化反應(yīng)膜材料，用于高溫化學(xué)反應(yīng)催化劑載體和汽車(chē)尾氣凈化載體。也能作為通訊衛(wèi)星高能電池用隔膜、支撐體及隔熱材料。氧化鋯纖維還用于氣體、液體分離和純化，氧氣含量測(cè)定等。
參考來(lái)源
張旺璽等.氧化鋯纖維的制備、性能和應(yīng)用
劉和義等.氧化鋯連續(xù)纖維的制備進(jìn)展與應(yīng)用前景
劉貴雙.氧化鋯纖維及纖維板的制備與性能研究
何順愛(ài).氧化鋯纖維和制品的制備及燒結(jié)過(guò)程
