从风力发电到人工智能，都离不开被误解的“玻璃纤维”

　　你见过这样极具冲击力的场面吗？一辆特制超长平板车驮着一片风力发电叶片缓缓驶过，叶片长度堪比半节火车厢。已知全球最长的海上风电叶片最长可达150米，单支重量超百吨，是名副其实的 “追风巨臂”，有时坐飞机通过舷窗也能看到山上种满了这种“大风车”（见图1）。但几乎没人会把这个百米级的工业巨物，和当下火热的人工智能（AI）扯上关系。AI算力硬件体系建立在一块块精密的印刷电路板（PCB）之上：尺寸可以小到2 mm×2 mm，内部却有十分精密的电路。这两者体量相差数十万倍，应用场景天差地别，看似毫无交集却共享着同一种核心材料——玻璃纤维。它在我们的日常生活和工业生产中看似普通却无处不在，外观细如发丝、轻若棉絮，但强度却能够比肩钢材，被誉为“无机纤维之王”。

　　图 1 风电叶片的运输以及风电装置的照片

　　01 什么是玻璃纤维

　　玻璃纤维，顾名思义，就是将高温熔融的玻璃质材料经过拉丝处理得到纤维状材料，玻璃纤维单丝直径仅5-25微米（头发丝的1/20），肉眼几乎难以分辨。它和玻璃的组成成份大体一致，使用的原料大多数都是自然界的矿物，如石英砂、石灰石、白云石和叶蜡石等。它的优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性能好以及机械强度高等，是支撑现代化工业的核心基础材料。

　　玻璃纤维被广泛应用于国民经济各个领域，是国家重点鼓励发展的新材料产业[1]， 在《产业结构调整指导目录（2024 年本）》中，建材领域的玻璃纤维相关项目被明确列入鼓励类投资目录[2]，具体支持范围涵盖三大方向：

　　（1）规模化的池窑拉丝产能建设

　　8万吨/年及以上无碱玻璃纤维粗纱（单丝直径＞9微米）池窑拉丝技术和5万吨/年及以上无碱玻璃纤维细纱（单丝直径≤9微米）池窑拉丝技术，引领行业往高效生产模式升级。

　　（2）高性能、特种玻璃纤维的制造

　　覆盖超细（单丝直径≤5微米）、高强、高模、耐碱、低介电、低膨胀、高硅氧、可降解、异形截面、本体彩色、有机纤维复合等高性能及特种玻璃纤维开发与生产，可精准匹配各领域差异化的需求。

　　（3）完善产业配套

　　玻璃纤维毡、布等下游制品生产，推动玻璃纤维产业链向下游应用的延伸。

　　玻璃拉丝的技术起源可以追溯到古埃及时期（约公元前1500年），如图2所示，工匠们将玻璃碎片经加热至糊状后塑成圆柱体，螺旋缠绕于金属棒上。将金属棒滚压于平面直至玻璃棒缩减至铅笔粗细，冷却后因金属收缩率大于玻璃，金属棒便可轻松取出，这样就形成了螺旋形玻璃，之后再次被加热、拉伸之后可以达到3毫米粗细，这些细长的玻璃棒便成为后续玻璃制品的原料[3]。

　　图2（a）记录原始玻璃手工制造工艺的壁画；（b）经过彩色玻璃丝装饰的器皿

　　02 玻璃纤维的应用

　　玻璃纤维的应用主要分为两大类：直接使用和作为增强材料复合使用。

　　（1）直接应用

　　图3 玻璃纤维直接应用的几类场景

　　图3给出了玻璃纤维直接应用的几类场景。由于玻璃纤维具备耐高温、导热系数低以及不燃的特点，常作为空气过滤器、核电站液体过滤和工业滤布的过滤材料，尤其是在水泥窑尾、冶炼和燃煤锅炉等高温烟气的除尘领域，同时玻璃纤维还可用于建筑保温棉以及冰箱隔热层。市面上最常见的灭火毯也是玻璃纤维材料，虽然玻璃的硬度很高，但是制备成玻璃纤维后，灭火毯可以变得像蚕丝一样十分柔软，同时又具备不燃的特点。

　　（2）玻璃纤维增强复合材料

　　玻璃纤维单独使用时，脆性大、韧性不足且易散落，无法承重，工业中通常与树脂、水泥等基体复合使用，图4给出了玻璃纤维增强复合材料的主要应用领域。

　　最广泛的应用领域就是将玻璃纤维与各种树脂基复合制备成玻璃纤维增强塑料，也就是我们俗称的玻璃钢。它的优点是力学性能好，密度低，耐腐蚀和绝热等。小到合金筷子（不含任何金属成份，因碰撞时发生类似金属的清脆声音，所以被叫做合金筷子）、网球拍和钓鱼竿，大到风力发电叶片，游艇船舶壳体，都有玻璃钢的身影。

　　玻璃纤维还可以与混凝土、水泥、石膏板等建筑材料复合使用，玻璃纤维增强混凝土的优点是强度高，耐久性好和造型细腻等，现在已经成为建筑工程领域不可或缺的一部分，玻璃纤维增强水泥还可以被塑形成各种形状和色彩，以满足建筑美学的多样化需求。从结构的加固到防火保护，再到历史建筑的修缮中，玻璃纤维在提升建筑性能和延长建筑寿命方面发挥了关键作用[4]。

　　玻璃纤维还有一大应用领域是在电子电器和信息行业，玻璃纤维通常和树脂、木浆、铜箔等共同制备出覆铜板，覆铜板是印刷电路板的核心部件，为电路提供绝缘保护、结构支撑，保障电子设备稳定运行。下游产品广泛应用于计算机、自动驾驶、AI服务器和航空航天等领域。

　　图4 玻璃纤维增强复合材料的主要应用领域

　　03 常见的一些误区以及使用提醒

　　误区一：玻璃纤维会致癌，长期接触危害大

　　这是传播最为广泛的误区，事实上连续玻璃纤维仅被归类为第3类致癌物，即“现有证据不足以证明其对人类致癌”。玻璃纤维质地脆、易断裂，人体可正常代谢排出，仅属于刺激性物质，无明显致癌风险。

　　对于大众而言，玻璃纤维主要的危害是物理刺激，有新闻报道过有人因拆快递时劣质玻璃纤维制品断裂，导致数十根“细针”扎入眼睛，需要多次手术才能取出，过程非常痛苦[5]。同时，如若吸入了飘散的纤维粉尘可能会刺激鼻腔、咽喉，引起咳嗽、喘息等不适。对于已患有哮喘或支气管炎的人，大量暴露可能会加重症状。而对于长期接触玻璃纤维的生产线工人，粉尘和噪音是主要的职业病危害因素，因此工厂需要重点防护，遵守相关的国标规范（玻璃纤维工厂设计标准GB 51258-2017）[6]。

　　误区二：被玻璃纤维扎手会永久残留、无法取出

　　我们在接触玻璃纤维后，会出现皮肤刺痛、发痒的症状，会误认为玻璃纤维扎根皮肤无法清除，实际上由于玻璃纤维边缘锋利、质地坚硬，会划伤皮肤表层，并不会造成永久损伤。

　　在我们的日常生活中，如使用灭火毯时，应按照说明书正确使用，不可直接用手接触。其他情况下的玻璃纤维通常不以真面目示人，而是被埋在各种基体中，如上文所述的混凝土、水泥、塑料等。但是在使用的过程中，往往会产生基体的破损，老化以及断裂等，此时玻璃纤维就会暴露出来，如果不慎接触到玻璃纤维，不要慌，首先用胶带轻轻地将扎入皮肤的玻璃纤维粘出来，随后用肥皂洗手，用冷水持续的冲洗，如若还是不适，应该及时就医。

　　误区三：玻璃纤维易燃，不防火

　　有些人平常看到的玻璃纤维通常搭配树脂、塑料使用，误认为玻璃纤维也易燃，但其实玻璃纤维本身是绝对的阻燃、不燃。玻璃纤维在高温下也只会软化，不会产生明火，不会燃烧，是公认的A级防火材料。

　　04 结语

　　从不起眼的超细（单丝直径≤5微米）纤维，到支撑风力发电、航空航天和AI的核心材料，玻璃纤维凭借稳定、优异的性能，成为现代工业的“基石材料”。褪去大众对它的认知误区，我们能看到其无可替代的产业价值。随着生产技术持续升级、高端特种玻璃纤维不断迭代，玻璃纤维及其复合材料将会在更多的新兴领域内发光发热，持续推动我国的工业转型升级与科技进步。

　　参考文献：

　　[1] 工业和信息化部,科学技术部,自然资源部. “十四五” 原材料工业发展规划 [EB/OL]. 2021-12-29 [2026-11-04]. https://www.miit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/tz/art/2021/art_2960538d19e34c66a5eb8d01b74cbb20.html.

　　[2] 国家发展和改革委员会.产业结构调整指导目录（2024 年本）[EB/OL]. 2023 12 27 [2026 11 03]

　　[3] Vidrios de Levante. Glassmaking techniques in ancient Egypt [EB/OL]. 2021-04-16[2026-11-04].https://blog.vidriosdelevante.com/en/2021/04/glassmaking-techniques-in-ancient-egypt.html.

　　[4] 许乙弘.GFRC在历史建筑修缮中的应用研究[J].中国建筑装饰装修,2025,(10):126-128.

　　[5] 国家应急广播. 突然炸了！男子拆快递时，眼睛扎进几十根...... [EB/OL].2025-03-15[2026-11-04]. https://m.toutiao.com/group/7481568279077634560/

　　[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB 51258-2017 玻璃纤维工厂设计标准[S]. 北京:中国计划出版社,2017.

　　作者：高煌 中国科学院大学博士

　　审核：姚巧红 高级工程师、北京大学化学与分子工程学院博士