材料百态

我们身上穿的衣服，说到材质基本都会是棉、纤维等，你见过用石头做成的衣服吗？听到这里，有人会不会冷笑一声，说：怎么可能？不过，这可能会成真，石头不仅能做成衣服，而且还能做成会“发电”的衣服。

会“发电”的衣服

玄武岩是一种常见的普通铺路石料，在地球和月球上的含量都很丰富，但经过特殊手段处理后，它却能改变形态，变成一种泛着金属光泽的高性能纤维材料——玄武岩纤维。

玄武岩纤维成品

这种纤维的强韧度是钢材的5到10倍，重量却是同体积钢材的1/3左右。它还兼具隔热、绝缘、防辐射的特性。更可贵的是，制造玄武岩纤维的过程中基本没有有害物质排出，对环境污染很小。因此，有人形象地把它的制造技术称为“点石成金术”。

我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维材料之一，实现了工业化生产。它的应用范围也十分广泛，在航空、航天、建筑建材、道路桥梁建设、舰艇船舶制造、风力发电等领域都能大展身手。

目前来看，玄武岩纤维的应用主要还是在复合材料的增强上，但已有人开始了将玄武岩纤维用作服装面料的大胆创新­。有科研人员采用模拟月壤为原材料，生产出可定制化的玄武岩纤维，进而制备出一种摩擦电玄武岩纺织品，这种纺织品不仅可做成衣服，而且可让衣服变成一种可穿戴设备。

摩擦电玄武岩纺织品进行高温火焰煅烧实验

经过拍打，这种纺织品会“发电”，能像充电宝一样给手表或手机充电。这是因为利用摩擦起电效应，在玄武岩纤维中，科学家添加了一种聚酰亚胺纤维，当两种不同的纤维发生摩擦接触时，就可以将人体运动产生的能量转化为电能。

除了会“发电”，科学家还开发了一种可穿戴极端温度报警系统，这让摩擦电玄武岩纺织品在火灾中，不仅能“毫发无伤”，穿戴者通过拍打它，甚至可以向救援人员发送求救信号。

经过一系列实验证明，这种新型纺织品可以在极端高温（520℃）或极端低温（-196℃）环境中发电，未来有望应用在高低纬度、高海拔、沙漠，甚至于太空等极端环境中。

不“听话”的石头

普通人在低电量通话中，他们的衣服能为手机充电；消防队员在火海中冲锋，他们的衣服能够隔热、耐高温；宇航员们在太空遨游，他们的衣服能阻挡辐射。但把坚硬的石头变成衣服，且是功能性的衣服，并非易事。

玄武岩是一种不那么“听话”的石头，它属于天然产物，化学成分波动性较大，因此，在制备中玄武岩纤维的性能本身就不稳定。其次，从玄武岩矿石到玄武岩纤维需要经过熔融和拉丝两个过程。在玄武岩熔融过程中，矿石中的多种矿物逐步融化，一旦有未完全融化的晶相存在，便很容易形成二次结晶的晶核；在玄武岩拉丝过程中，玄武岩熔融体也有不同程度的析晶倾向。这种析晶是需要尽量避免的，否则将影响纤维的特性和最终产品的质量。

熔融和拉丝两个过程，都对温度的要求非常苛刻。先把大块的玄武岩放置在高温1500℃下熔融2至4小时，碎成均匀的小颗粒，再把小颗粒置于纺丝设备中，在1350℃下拉制成玄武岩单丝。在熔融阶段，温度太低，玄武岩可能没有完全熔化，还有小颗粒掺杂在里面，很容易出现气泡、结石，形成新的颗粒；在拉丝阶段，熔融温度太高，玄武岩熔体的粘度下降，降低拉丝效率及纤维强度。

玄武岩

除了温度，拉丝的速度也会影响玄武岩纤维的质量。刚出的丝就像婴儿，出生时很脆弱，需要小心呵护。如果用力过大，一下就会把丝拉断；等婴儿长大，就需要加快速度，给它一个牵伸的力，促使它成长。

为了提高玄武岩纤维品质，科学家对熔融、拉丝温度和技术进行了大量攻关研究，虽然我国对玄武岩纤维的研究起步较晚，但经过不断的艰难探索，科研人员攻克了不少制造技术的难关，使中国成为目前全世界少数几个掌握了玄武岩纤维生产技术的国家。

将石头变成纤维不易，让玄武岩纺织品真正可穿，也是世界性难题。石头纤维的手感会硬一些，有一些刺痒感，用作工业设备的防火隔热没有问题，但作为服装必须通过舒适性和亲肤性的处理。

玄武岩纤维斜纹布

如何让玄武岩纺织品变柔软？科学家提出在每一束玄武岩纤维外包上舒适性纤维做成复合纱线的想法，目前已成功应用于消防服面料中。主流的消防服面料芳纶，它的耐热极限为300℃，而玄武岩纺织品的耐热极限可达到1000℃，可在600℃下长期使用，耐曲折次数超过1万次，且单价仅为芳纶的1/3。

除做成复合纱线，也有科学家设想在玄武岩纤维成型后，通过涂油器在纤维表面涂覆一层浸润剂，进而增强纤维的柔软度。

随着科学技术的不断发展，当今的纺织品已不再局限于满足传统需求，玄武岩纺织品亦如此。摩擦电玄武岩纺织品就是将纺织品变成可穿戴设备的一个初步尝试。虽然目前它的发电效率还较低，只能用于手表或手机的应急充电；虽然可穿戴极端温度报警系统的信号传递也都是有线的，为提升纺织品器件的信号稳定性与人体舒适性，仍须向无线改进；但摩擦电玄武岩纺织品向前迈出的一步，无疑让大家对让新型纺织品衣物实现更多功能的探索多了一份期待。

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