Al 2O3基陶瓷纖維的制備及應(yīng)用研究進展

陳瑞雪 孫藝文 尚冬梅 胡習(xí)文 楊 波 郭增革

（1.山東理工大學(xué)，山東淄博，255000；2.青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島，266409）

陶瓷纖維是一種纖維狀輕量化耐火材料，具有高強度、高模量、耐高溫、導(dǎo)熱率低和耐化學(xué)腐蝕等特性，可以與金屬、樹脂、陶瓷等基體進行良好的復(fù)合，從而制備出各種性能優(yōu)良的復(fù)合材料［1］。陶瓷纖維一般可分為兩類，一類是非氧化物陶瓷纖維，如氮化硼（BN）纖維、氮化硅（Si3N4）纖維、碳化硅（SiC）纖維，另一類是氧化物陶瓷纖維，如氧化鋯（ZrO2）纖維、氧化鋁（Al2O3）纖維。相較于非氧化物纖維，氧化物纖維模量高、強度大、導(dǎo)熱率低、耐高溫，而且其大多是結(jié)晶態(tài)纖維，故有高溫抗氧化性，能夠彌補非氧化物纖維不能在高溫氧化環(huán)境中使用的缺陷［2］。

Al2O3基陶瓷纖維大多是多晶纖維，主要成分為Al2O3，并含有少量的SiO2、Fe2O3、MgO、Y2O3、B2O 等氧化物。Al2O3纖維的熔點高達2 050 ℃，沸點高達2 980 ℃，在1 650 ℃的大氣氣氛中仍具有優(yōu)異的力學(xué)性能。與其他纖維相比，Al2O3基陶瓷纖維表面活性高、生物相容性好、耐高溫、耐腐蝕，是一種綜合性能優(yōu)異的材料，常以墊、毯、板的形式用作隔熱材料，或作為陶瓷和金屬的增強材料用于工業(yè)或航空航天的高溫應(yīng)用［3］。

本文以Al2O3的晶型結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)總結(jié)了Al2O3基陶瓷纖維的制備方法和應(yīng)用領(lǐng)域，并展望了Al2O3基陶瓷纖維的未來發(fā)展趨勢和方向。

1 Al2O3的晶型結(jié)構(gòu)

Al2O3基陶瓷纖維是目前應(yīng)用范圍廣泛且性能優(yōu)異的陶瓷纖維之一。Al2O3有多種存在形式，具有十幾種同質(zhì)異晶體，如α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3、δ-Al2O3、χ-Al2O3、κ-Al2O3、θ-Al2O3等。不同晶型的Al2O3基陶瓷纖維其結(jié)構(gòu)和性能也不相同，通過改變原料組成、煅燒溫度、制備方法，可以得到不同晶型的Al2O3基陶瓷纖維。

α-Al2O3和γ-Al2O3是Al2O3眾多晶型結(jié)構(gòu)中最主要的兩種，其應(yīng)用也最為廣泛。α-Al2O3是熱力學(xué)上最穩(wěn)定的相，以其他形式存在的相在1 000 ℃~1 600 ℃的高溫下都會自發(fā)向α-Al2O3轉(zhuǎn)變［4-5］，如γ-Al2O3在1 200 °C 以上，羥基游離以后就會轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3。γ-Al2O3是最常用的過渡態(tài)氧化鋁，即活性氧化鋁，屬于立方晶系，目前尚未發(fā)現(xiàn)天然存在的產(chǎn)物，只能通過人工合成［6］。γ-Al2O3內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷多、形態(tài)呈多孔的小球狀，因此比表面積大、吸附能力強，具有較高的活性，被廣泛用于催化劑、過濾劑的載體。α-Al2O3俗稱剛玉，又稱煅燒氧化鋁、高溫氧化鋁，具有耐高溫、耐磨損、強度高和硬度大等良好的性能［7-9］。α-Al2O3為三方晶系，晶胞結(jié)構(gòu)分為菱面體晶胞和六面體晶胞，其晶體 呈 現(xiàn)出 八 面 體 結(jié)構(gòu)，屬 于R-3c 空 間 群［10］。α-Al2O3具有的獨特性能，使其廣泛應(yīng)用于高溫隔熱、結(jié)構(gòu)增強、電池隔膜等領(lǐng)域中。

2 Al2O3基陶瓷纖維的制備方法

制備Al2O3基陶瓷纖維的常用方法有浸漬法、淤漿法、卜內(nèi)門法、預(yù)聚合法、熔融法、溶膠-凝膠法、氣相-液相-固相法、靜電紡絲法、溶吹紡絲法、離心紡絲法等。其中，溶膠-凝膠法由于纖維直徑和成分易于調(diào)節(jié)，制備工藝簡單，近年來得到迅速發(fā)展［11］。隨著人們對溶膠-凝膠法的了解與完善，研究者們逐漸意識到淤漿法、卜內(nèi)門法、預(yù)聚合法等都屬于溶膠-凝膠法。除熔融法外，高溫煅燒是最終得到Al2O3基陶瓷纖維的必經(jīng)工序［12］。

2.1 浸漬法

浸漬法是一種間接制備Al2O3基陶瓷纖維的方法。首先，將具有良好親水性的有機纖維（如粘膠纖維）作為基質(zhì)，浸漬在無機鋁鹽的水溶液中并混合，實現(xiàn)無機鹽在基質(zhì)中的均勻分散。待浸漬完成，再經(jīng)干燥、燒結(jié)、編織等工序去除基質(zhì)，進而得到形狀復(fù)雜的Al2O3基陶瓷纖維。該方法生產(chǎn)成本較高，制備的纖維黏連嚴重，質(zhì)量較差，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。但優(yōu)勢在于，該方法不僅可以制備普通的纖維，還可以通過編結(jié)等步驟制備形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的纖維膜，其產(chǎn)物常應(yīng)用于增強吸附、催化過濾等領(lǐng)域。

王佳等［13］將粘膠纖維浸漬在質(zhì)量分數(shù)為15%的Al2O3溶膠后，再經(jīng)1 300 ℃煅燒得到了光滑均勻的α-Al2O3基陶瓷纖維。WANG Z 等［14］采用浸漬-燒結(jié)法制備了在不同溶劑中均具備優(yōu)異耐化學(xué)性的γ-Al2O3/α-Al2O3中空纖維過濾膜，且在連續(xù)使用120 h 后，膜的性能僅略微下降。WANG X 等［15］采用浸漬-焙燒法制備了以棉為基體纖維的α-Al2O3中空纖維，此纖維具有良好的疏水性、循環(huán)利用性，且對廢水中的油和有機物有較好的吸附作用。葉鑫等［16］將Al2O3基陶瓷纖維用銅、鈰溶液浸漬處理后，金屬離子促進了γ-Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3，進而影響了纖維的吸光性能。

2.2 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法最早是美國3M 公司研發(fā)Nextel系列Al2O3基陶瓷纖維的方法，也是制備高均勻度、高純度Al2O3基陶瓷纖維的重要方法之一。該方法的主要工藝：將異丙醇鋁、羧酸鋁、硝酸鋁及氯化鋁等一種或幾種的混合物作為前驅(qū)體，通過水解縮聚過程使其逐漸凝膠化，然后采用不同的成絲工藝得到初生纖維，最后再進行干燥、煅燒等熱處理，從而得到所需的纖維。相較于其他制備方法，溶膠-凝膠法具有較多優(yōu)勢，如：原料的化學(xué)純度高，添加的溶劑易去除，纖維的純度高；方便調(diào)節(jié)原料的組成，且在原料相同的情況下，改變成絲工藝即可獲得性能不同的產(chǎn)品，易于控制產(chǎn)物性能；可形成分子或原子級的均勻溶膠，利于制備細度小、拉伸強度高、抗蠕變性能好的纖維；燒結(jié)處理時的溫度比其他方法低300 ℃~500 ℃，安全性較高，能源損耗較小。

郭娟妮［17］以溶膠-凝膠法結(jié)合干法紡絲制備Al2O3基陶瓷纖維時，一方面在前驅(qū)體溶膠內(nèi)加入α-Al2O3晶種使相變溫度降低至1 000 ℃，另一方面運用高溫快燒的工藝減緩了煅燒過程中纖維內(nèi)晶粒的生長。肖泓芮［18］在紡絲溶膠內(nèi)引入納米α-Al2O3懸浮液為籽晶以降低相變溫度，又在其中加入硅溶膠，使得晶粒尺寸減小了約20%，但不足之處在于也會抑制臨界晶核和晶相擴散，因此不利于煅燒。LIU Q 等［19］在凝膠內(nèi)添加質(zhì)量分數(shù)為3%的SiO2，不僅延緩了Al2O3基陶瓷纖維的相變，而且改變了Al2O3基陶瓷纖維的相變路徑，將原本的無定形Al2O3→γ-Al2O3→α-Al2O3相變過程變?yōu)闊o定形Al2O3→γ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3。LIU L 等［20］在紡絲液中加入鐵溶膠，通過改變膠體粒徑來改變纖維的晶粒大小，最終得到最小粒徑為22.5 nm、最大拉伸強度為1 400 MPa 的納米Al2O3基陶瓷纖維。賈玉娜等［21］采取溶膠-凝膠法結(jié)合干法紡絲制備了長度大于1 500 m 的連續(xù)Al2O3基陶瓷纖維，該纖維可在1 000 ℃下長時間使用，短時間使用溫度也高達1 300 ℃，并且制備過程綠色環(huán)保，可控性強，具有工業(yè)化前景。

前驅(qū)體纖維需經(jīng)高溫煅燒才能得到Al2O3基陶瓷纖維，在煅燒的過程中會出現(xiàn)晶粒迅速增大和蠕蟲狀結(jié)構(gòu)，進而降低Al2O3基陶瓷纖維的力學(xué)性能。研究者發(fā)現(xiàn)采用兩步煅燒法可以有效抑制晶粒生長，有利于進一步減小晶粒尺寸。MA Y等［22］采用了兩步煅燒法，首先將前驅(qū)體纖維在900 ℃或1 000 ℃煅燒10 min，以去除大部分殘留的有機物，然后在1 550 ℃煅燒20 s 進而得到平均晶粒尺寸為150 nm、結(jié)構(gòu)致密的α-Al2O3基陶瓷纖維。LI X 等［23］在溶膠內(nèi)加入微量SiO2，然后結(jié)合兩步焙燒法，先將前驅(qū)體纖維在1 400 ℃加熱1 min，再在1 000 ℃煅燒2 h，最終將α-Al2O3基陶瓷纖維的晶粒尺寸降低至100 nm。

2.3 靜電紡絲法

靜電紡絲法也稱電紡法，常用于制備超細纖維或納米纖維，可以生產(chǎn)具有實心、多孔或空心結(jié)構(gòu)的陶瓷纖維。靜電紡絲的主要原理就是在幾萬伏的高壓靜電場作用下，使帶電聚合物或凝膠在噴絲頭毛細管的頂端克服自身的表面張力而被逐漸拉伸成泰勒錐，并隨著電場力的進一步增大變?yōu)閲娚浼毩鳎趪娚溥^程中溶劑揮發(fā)，最終固化得到纖維。該方法操作方便，化學(xué)成分可變，紡絲參數(shù)易于調(diào)控，可用于制備長纖維，且所得纖維直徑均勻、比表面積高，具有良好的耐熱性能。但不足之處在于纖維不易分離，常為多晶或非晶態(tài)，力學(xué)性能較差，生產(chǎn)效率也較低。

MUDRA E 等［24］在低溫常壓環(huán)境下，使用等離子體對無針頭靜電紡絲設(shè)備得到的初生纖維進行表面誘導(dǎo)改性，制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的連續(xù)超細柔性Al2O3基陶瓷纖維。RUIZ J H R 等［25］采用高濃度的硝酸鋁為前驅(qū)體，使用溶膠-凝膠法結(jié)合靜電紡絲法制備了高強度多孔α-Al2O3基陶瓷纖維，此方法成本低廉，為工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)提供了可 能 性。WANG N 等［26］制 備 了Al2O3含 量 為100%的直徑為300 nm~400 nm 的α-Al2O3基陶瓷纖維，不僅將α-Al2O3的相變溫度降低至1 000 ℃，而且纖維在1 200 ℃的高溫處理后仍能保持優(yōu)異的力學(xué)性能。JIANG J 等［27］將溶膠-凝膠法與靜電紡絲法相結(jié)合，在900 ℃下燒結(jié)制備了YGAAl2O3納米纖維膜，其拉伸強度是相同溫度下燒結(jié)的純Al2O3薄膜的3 倍，且該纖維膜在1 000 ℃下燒結(jié)后仍具有較好的柔韌性，比已知的氧化物陶瓷纖維膜的燒結(jié)溫度高100 ℃。

2.4 溶吹紡絲法

溶吹紡絲法又稱溶液噴射法，是近年來發(fā)明的一種新型高效制備有機、無機納米纖維的方法。在紡絲過程中，利用高速氣流對紡絲液進行超細牽伸，待溶劑蒸發(fā)后得到納米纖維。溶吹紡絲制備的纖維孔隙率高、比表面積大、透氣性好，且具有獨特的三維卷曲形態(tài)，在醫(yī)用、高溫過濾、吸附催化方面有巨大的應(yīng)用潛力［28］。該方法與靜電紡絲法和離心紡絲法相比，能耗低，設(shè)備簡單，原料適用性廣，纖維拉伸強度更高，且生產(chǎn)效率可達到靜電紡絲法的100 倍以上，為納米Al2O3基陶瓷纖維的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)提供了新途徑。

LI L 等［29］將溶吹紡絲法與溶膠-凝膠法相結(jié)合，成功制備了直徑為1 μm~3 μm 且柔韌性好的Al2O3基陶瓷纖維，為Al2O3基陶瓷纖維和Al2O3基陶瓷纖維氈的工業(yè)化生產(chǎn)提供了可能性。ZHOU X H 等［30］使用靜電紡絲法與溶吹紡絲法相結(jié)合的靜電溶吹紡絲法，在紡絲液中添加聚四氟乙烯和硅元素，增加了纖維的比表面積，減小了晶粒尺寸，制備了平均直徑為1.97 μm 的超細介孔Al2O3基陶瓷纖維。ZHAO Y X 等［31］首次采用靜電溶吹紡絲法成功制備了多孔CeO2/CuO/Al2O3基陶瓷纖維，煅燒后纖維表面有明顯的多孔結(jié)構(gòu)，平均直徑穩(wěn)定在0.63 μm 左右。靜電溶吹紡絲法為功能性亞微米氧化物陶瓷纖維的工業(yè)化生產(chǎn)提供了一種全新的技術(shù)思路。YAN H 等［32］通過溶吹紡絲法制備了直徑為1 μ m~3 μ m、長度超過150 mm 的純Al2O3基陶瓷纖維，其柔韌性好、導(dǎo)熱率低，在-196 ℃~1 200 ℃內(nèi)均能保持完好的纖維形態(tài)。

2.5 其他方法

淤漿法也被稱為杜邦法，最早是由美國杜邦公司制備FP 型Al2O3基陶瓷纖維以及PRD166 改進型Al2O3基陶瓷纖維時所采用的一種方法［33］。該方法在制備纖維過程中，需格外注重干燥、燒結(jié)時的溫度及升溫速率，防止纖維中水分和易揮發(fā)物質(zhì)脫離速度過快出現(xiàn)的纖維表面破裂、晶粒生成過快的現(xiàn)象。該方法的優(yōu)點是成本低廉、工藝簡單、生產(chǎn)效率高，缺點是制備的纖維直徑較粗、缺陷較多、機械強度和斷裂伸長率低。

卜內(nèi)門法又名ICI 法，是英國化學(xué)工業(yè)公司于1972 年制備商品名為Saffil RF 的Al2O3基陶瓷纖維時所開發(fā)的一種方法［34］。由于該方法制得的前驅(qū)體溶液內(nèi)未形成類線型聚合物，故一般用來制備短纖維（如纖維棉、纖維氈、纖維毯），不能生產(chǎn)連續(xù)纖維，且纖維強度較低。

預(yù)聚合法是日本住友化學(xué)公司研發(fā)的生產(chǎn)多晶連續(xù)Al2O3基陶瓷纖維的一種方法［35］。由于其制得的前驅(qū)體纖維是線型聚合物，故紡絲性能好，可制備直徑小于10 μm 的連續(xù)Al2O3基陶瓷纖維。但生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜，混合物容易凝膠化而降低生產(chǎn)效率。此外，制備紡絲溶液時使用的有機溶劑不易回收利用，易污染環(huán)境。

熔融法又名熔融抽絲法，該方法制備纖維時避免了高溫煅燒導(dǎo)致纖維內(nèi)顆粒增加，減少了纖維的缺陷，但是隨著原料中Al2O3含量的增加，熔體的表面張力也會隨之增加，導(dǎo)致可紡性下降，纖維的性能難以控制。因此該方法一般應(yīng)用于Al2O3含量較低（小于70%）纖維的制備，且成本較高、工藝復(fù)雜，尚未應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)［36］。

3 Al2O3基陶瓷纖維的應(yīng)用

制備Al2O3基陶瓷纖維的方法多種多樣，即使是同一種制備方法，通過改變原料的組成和后續(xù)的高溫處理工序，也可以獲得性能和形態(tài)各異的纖維或纖維制品。不同晶型和形態(tài)的Al2O3基陶瓷纖維，應(yīng)用領(lǐng)域也各不相同。Al2O3基陶瓷纖維有多種形態(tài)，包括短纖維、長纖維、晶須等。短纖維主要用于高溫隔熱耐火材料，如高溫工業(yè)爐的纖維制品；長纖維多用于結(jié)構(gòu)增強復(fù)合材料，如陶瓷-樹脂、陶瓷-金屬、陶瓷-陶瓷；晶須具有較高的強度，并具有一些特殊的聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性能，通常應(yīng)用于功能材料。

3.1 結(jié)構(gòu)增強復(fù)合材料

與碳纖維和金屬纖維相比，Al2O3基陶瓷纖維與有機基體之間的界面反應(yīng)較小，并且力學(xué)性能良好，由其作為復(fù)合材料的增強體，材料不存在弱界面相，主要利用基體和纖維之間的弱結(jié)合性來增強材料，可在提升材料機械性能和拉伸強度的同時仍保持耐熱性。

盧淑偉等［37］利用化學(xué)氣相滲透法在Al2O3基陶瓷纖維表面制備了厚度為0.6 μm 和0.8 μm 的熱解碳界面，其彎曲強度相較于無界面復(fù)合材料的彎曲強度分別提升了314.5%和183.5%。王得 盼 等［38］采 用Al2O3纖 維 粉 末 增 強Al2O3陶 瓷 纖維，當纖維含量為10%時，相較于未采用纖維粉末時的彎曲強度提高了17.15%，斷裂韌性提高了30.33%。JIA J 等［39］通過溶膠-凝膠法和熱壓工藝制備了短碳纖維（Csf）增強的α-Al2O3（Csf/α-Al2O3） 復(fù)合材料。復(fù)合材料抗彎強度的最大值為336 MPa，比未加Csf的α-Al2O3陶瓷的抗彎強度提高106.0%。CHENG X Z 等［40］探究了溶膠-凝膠法制備的連續(xù)Al2O3基陶瓷纖維在經(jīng)900 ℃~1 400 ℃的煅燒處理后的力學(xué)性能，最終發(fā)現(xiàn)Al2O3基復(fù)合材料經(jīng)1 200 ℃以下的燒結(jié)處理時性能最好。LUO Y F 等［41］利用Al2O3基陶瓷纖維與TiAl 基體的熱膨脹系數(shù)小、彈性模量匹配度好的特性，研究了Al2O3短纖維增強TiAl 基復(fù)合材料的界面反應(yīng)機理。在目前已規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的Al2O3基陶瓷纖維中，尤其是美國3M 公司開發(fā)的Nextel 610 和Nextel 720 型號的Al2O3基陶 瓷 纖維，因其卓越的力學(xué)性能和高溫耐受性，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)增強復(fù)合材料［42］。

3.2 耐火隔熱材料

Al2O3基陶瓷纖維具有熔點高、體積質(zhì)量小、絕熱性和抗熱震性好的優(yōu)良特點，彌補了傳統(tǒng)隔熱材料的不足，而且比新型隔熱材料碳纖維價格低廉，因此廣泛用于民用、軍用以及航空航天等領(lǐng)域的耐火材料中。

現(xiàn)有研究表明，Al2O3基陶瓷纖維復(fù)合材料可在1 200 ℃的高溫環(huán)境中使用上千小時仍保持較好的力學(xué)性能。劉瑞祥［43］以石英纖維和Al2O3基陶瓷纖維為主要原料，制備的復(fù)合隔熱瓦的常溫導(dǎo)熱率低于0.05 W/（m·K），可以在1 200 ℃條件下循環(huán)使用10 次。YAMASHITA H 等［44］以棉纖維為模板劑，采用水熱法制備了中空的Al2O3超細纖維，在1 200 ℃熱處理5 h 后不含雜質(zhì)相。美國3M 公司研發(fā)的Nextel312 型號的Al2O3基陶瓷纖維與Saffil 系列的Al2O3基陶瓷纖維共同制備的密封件，已產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用于航天飛機軌道飛行器，最高使用溫度超過1 600 ℃［45］。

3.3 過濾及催化材料

隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，水污染、空氣污染等環(huán)境問題日益突出。Al2O3基陶瓷纖維體積質(zhì)量小、原料成本低，而且具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，又可制備成多孔、中空、核殼等異形結(jié)構(gòu)來提高比表面積，吸附效果好，過濾效率高，在過濾和催化領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。Al2O3基陶瓷纖維耐高溫、耐腐蝕和生物侵蝕，更適合在惡劣的環(huán)境條件下過濾微納米顆粒。LEE H J 等［46］采用氟烷基硅烷薄膜改性α-Al2O3中空纖維膜，可在室溫下過濾水中的CO2，為開發(fā)新型吸附CO2纖維膜提供了一 種 全 新 的選 擇。LI Z 等［47］通 過 在SiO2纖 維表面原位生長多層Al2O3納米片，成功制備了具有可逆潤濕性的分層Al2O3/SiO2纖維膜，用于油水混合物分離。POURSHADLOU S 等［48］制備了膨潤土/γ-Al2O3復(fù)合材料，可快速物理吸附水中的Ca2+，且成本低廉，在海水淡化和改善水質(zhì)領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。

Al2O3基陶瓷纖維除了用作吸附及過濾材料外，還可以作為催化劑載體，負載相應(yīng)的催化劑后催化降解污染物。MOGHADAM S V 等［49］采用溶膠-凝膠法制備了不同SiO2/Al2O3摩爾比的介孔Ni/Al2O3-SiO2催化劑，發(fā)現(xiàn)當SiO2/Al2O3摩爾比為0.5 時，該催化劑在350 ℃時，CO2轉(zhuǎn)化率為82.38%，甲烷選擇性為98.19%。此外，通過浸漬法將鎳納米粒子負載到制備的Al2O3基陶瓷纖維表面，將其在800 ℃高溫下持續(xù)150 h 的甲烷干法重整催化時具有優(yōu)異的催化性能，并且重新活化去除焦炭后仍具有良好的催化效果。

3.4 其他領(lǐng)域

除了以上應(yīng)用領(lǐng)域外，Al2O3基陶瓷纖維因其耐高溫性也被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、燃料電池等儲能領(lǐng)域。HAO Y 等［50］采用溶吹紡絲法制備了三維網(wǎng)狀A(yù)l2O3、TiO2、ZrO2纖維復(fù)合陶瓷材料，此材料可增加鋰離子的傳輸速度，降低柔性固態(tài)鋰離子電池的成本。LI R 等［51］在固體氧化物燃料電池的密封件中加入了Al2O3基陶瓷纖維，研究證明含質(zhì)量分數(shù)20%陶瓷纖維的密封件具有良好的密封性能，在250 ℃~750 ℃的10 次熱循環(huán)測試中，泄漏率仍保持在0.01 sccm/cm 左右。

Al2O3基陶瓷纖維體積質(zhì)量小、強度高、原料來源廣，而且生物相容性好、表面活性高，可與其他材料復(fù)合制備止血愈合材料、再生骨骼材料等。肖?。?2］研究了10 例微晶全陶瓷人工關(guān)節(jié)置換術(shù)的病例，發(fā)現(xiàn)表面有羥基磷灰石涂層的Al2O3基復(fù)合陶瓷材料可有效促進骨細胞的黏附和增殖，骨長入效果明顯。LI C 等［53］制備了仿棉花型中空Al2O3基陶瓷纖維，一方面可以促進血液凝固過程中血小板和蛋白的活化，另一方面其多孔結(jié)構(gòu)可以捕獲血液成分形成血液凝塊的載體，而且生物相容性好，工藝簡單，成本低廉，是一種具有廣闊臨床應(yīng)用前景的止血材料。

4 展望

作為新型無機氧化物陶瓷纖維的代表之一，Al2O3基陶瓷纖維具有低體積質(zhì)量、高強度、高硬度、耐高溫和耐腐蝕性等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)增強復(fù)合材料、耐火隔熱材料、過濾催化等領(lǐng)域，尤其是在高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，近年來一直受到各國研究人員的廣泛關(guān)注?；趯l2O3基陶瓷纖維當前現(xiàn)狀及需求的理解，提出一些觀點。

（1）可在高溫煅燒Al2O3基陶瓷纖維前驅(qū)體的過程中，優(yōu)化煅燒溫度和升溫速率，進而調(diào)節(jié)纖維的結(jié)晶度，從而提高纖維的柔韌性和拉伸性能。

（2）通過摻雜、引入添加劑或α-Al2O3籽晶以及設(shè)計多晶結(jié)構(gòu)等來降低反應(yīng)溫度，可抑制晶粒的過快長大，進而提升Al2O3基陶瓷纖維的使用溫度，并且保持其在復(fù)雜且惡劣的使用環(huán)境中的力學(xué)性能。

（3）著重研發(fā)高強度且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的Al2O3基陶瓷纖維復(fù)合材料，拓寬高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

（4）可適當增加對紡絲及前驅(qū)體纖維后整理過程中結(jié)構(gòu)、晶型和取向度變化的關(guān)注，以便探究造成纖維表面裂紋、結(jié)構(gòu)疏松以及結(jié)晶相不純的原因。

（5）Al2O3基陶瓷纖維的制備成本偏高，尋找低廉的制備原料來降低生產(chǎn)成本，對于工業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。