纖維材料

天然纖維或合成纖維可以製成纖維紙或各種紡織品直接用做絕緣材料；或用紙浸以液體介質后成為浸漬紙用作電容器介質和電纜絕緣；或浸（塗）以絕緣樹脂（膠）后經熱壓，卷製成絕緣層壓製品、卷製品作絕緣材料；或用絕緣漆浸漬製成絕緣漆布（帶）、漆綢等用於電絕緣。天然無機纖維可以單獨使用，也可以同植物纖維或合成纖維結合使用，作為耐高溫絕緣。纖維材料還廣泛用作超導和低溫繞組線的絕緣材料，因它具有如下優點：

①在超導磁體線圈中，能使冷卻劑浸透所有的截面，增加傳熱面積；

②保證浸漬漆或包封膠直接與超導纖維及複合層接觸。

原則上，天然絲、玻璃纖維和合成纖維都可作為低溫用絲包絕緣材料。但實際上，在超導磁體線圈中廣泛使用的是聚己內醯胺和聚酯纖維等合成纖維。

天然纖維 包括植物纖維和動物纖維。植物纖維包括棉、麻和木纖維等，其主要成分是纖維素(C6H10O5)n，分子量較大，分子中含有OH基。纖維素常形成細管狀的微纖維，由此構成空心管狀的植物纖維，直徑約0.02～0.07毫米，具有多孔結構。由於存在OH基和多孔性，其吸濕性很大，浸漬性很好。吸濕后機械強度顯著降低，浸漬后介電性能大為提高。植物纖維的耐熱性較差。動物纖維通常使用的有蠶絲，其組成為蛋白質，但其形態與植物纖維大不相同，是一類光滑的長絲。其耐熱性也較差。

合成纖維 用具有高分子量的聚合物加於有機溶劑中（有時還加助溶劑）製成紡絲液后再用干法或濕法紡絲工藝製成。重要的有聚酯纖維和聚芳醯胺纖維。由於所用聚合物不同，各種合成纖維的性能大不相同。例如用聚芳醯胺製得的纖維的耐熱性很高：在180℃熱空氣中經過10000 小時后纖維強度仍能保持在原始值的80％以上；在400℃以上才有明顯分解。它具有自熄性（即在直接火焰中可燃，火焰移去后即迅速自熄）和較高的化學穩定性，良好的耐鹼性、水解穩定性和耐輻射性。

在電工中，合成纖維和天然纖維使用時都要浸漬處理或脫脂加工處理，以減少吸潮性，提高耐熱性和工作溫度，增加柔軟性、彈性，提高介電性能和機械強度。用絕緣漆和膠浸漬的天然或合成纖維材料有不同的耐熱等級。由天然有機纖維材料浸有機材料構成的，屬於A～E級絕緣材料；由耐熱性高的合成有機纖維浸以有機硅、二苯醚、聚醯亞胺等材料的，可達F、H和更高耐熱等級（見絕緣耐熱等級和熱老化試驗）。

無機纖維 有石棉、玻璃纖維。常用來做電絕緣的石棉是溫石棉，主要化學成分為含結晶水的正硅酸鎂鹽(3MgO·2SiO2·2H2O)。當溫度高達450～700℃時，溫石棉將失去化合水而變成粉狀物。電工中用的石棉纖維有長纖維（由手工加工而成）和短纖維（由機選而得）之分，它們的共同特點是有很高的耐熱性，但是介電性能較差，一般用作耐高溫的低壓電機、電器絕緣、密封和襯墊材料。

天然纖維

包括植物纖維和動物纖維。植物纖維包括棉、麻和木纖維等，其主要成分是纖維素(C6H10O5)n，分子量較大，分子中含有OH基。纖維素常形成細管狀的微纖維，由此構成空心管狀的植物纖維，直徑約0.02～0.07毫米，具有多孔結構。由於存在OH基和多孔性，其吸濕性很大，浸漬性很好。吸濕后機械強度顯著降低，浸漬后介電性能大為提高。植物纖維的耐熱性較差。動物纖維通常使用的有蠶絲，其組成為蛋白質，但其形態與植物纖維大不相同，是一類光滑的長絲。其耐熱性也較差。

合成纖維

用具有高分子量的聚合物加於有機溶劑中（有時還加助溶劑）製成紡絲液后再用干法或濕法紡絲工藝製成。重要的有聚酯纖維和聚芳醯胺纖維。由於所用聚合物不同，各種合成纖維的性能大不相同。例如用聚芳醯胺製得的纖維的耐熱性很高：在180℃熱空氣中經過10000 小時后纖維強度仍能保持在原始值的80%以上；在400℃以上才有明顯分解。它具有自熄性（即在直接火焰中可燃，火焰移去后即迅速自熄）和較高的化學穩定性，良好的耐鹼性、水解穩定性和耐輻射性。

在電工中，合成纖維和天然纖維使用時都要浸漬處理或脫脂加工處理，以減少吸潮性，提高耐熱性和工作溫度，增加柔軟性、彈性，提高介電性能和機械強度。用絕緣漆和膠浸漬的天然或合成纖維材料有不同的耐熱等級。由天然有機纖維材料浸有機材料構成的，屬於A～E級絕緣材料；由耐熱性高的合成有機纖維浸以有機硅、二苯醚、聚醯亞胺等材料的，可達F、H和更高耐熱等級。

無機纖維

有石棉、玻璃纖維。常用來做電絕緣的石棉是溫石棉，主要化學成分為含結晶水的正硅酸鎂鹽(3MgO·2SiO2·2H2O)。當溫度高達450～700℃時，溫石棉將失去化合水而變成粉狀物。電工中用的石棉纖維有長纖維（由手工加工而成）和短纖維（由機選而得）之分，它們的共同特點是有很高的耐熱性，但是介電性能較差，一般用作耐高溫的低壓電機、電器絕緣、密封和襯墊材料。

纖維材料在紡織服裝領域如此璀璨，讓很多人忽視了它在其他領域上的應用。誠然，在化學纖維出現以前，由於天然纖維在力學性能、對惡劣環境適應能力上的不足，纖維材料在工程領域的應用較少，一般只是用作隔熱材料，如蓄熱取暖設備、工業用爐、發電設備等。在19世紀末期化學纖維發明之後，通過化學合成技術，能夠生產出具有著高強、高模量、耐高溫、耐腐蝕、阻燃等特性的化學纖維，極大的彌補了天然纖維在性能上的不足。

得益於化學纖維的進步，纖維材料被材料科學所認識。由於纖維材料結構上的特殊性，纖維材料有著傳統固體材料不可比擬的物理學特性，加之其重量輕、可以整體成型的特點，受到各個領域重視。上世紀20年代，波音公司就已經使用紡織結構來增強飛機的機翼。在波音公司新機型波音787上，纖維複合材料的使用量已經達到了50%。纖維材料在建築上的應用已有近40年的歷史，包括了蓬帆布材料、膜結構材料、防水材料、纖維增強複合材料等。這些材料不僅有美化、裝飾作用，還具有質輕、高強、保溫、可回收、可降解、可再生等特點，屬於現代建築領域的新型材料。在醫用材料中，從縫合線到人造皮膚、人造血管、人造骨骼、人造關節、人工韌帶，乃至人工腎、人工肝、人工肺、人工心臟等，都大量的應用了纖維材料。

纖維材料的結構十分特別，首先它並不是通常意義上的連續介質，在纖維材料的內部存在大量的纖維與纖維、纖維與空氣的界面，纖維與纖維之間的連接非常鬆散，在力學特性上具有十分獨特的模量；其次，纖維材料中的孔隙是纖維之間自然形成的空隙，這些孔隙都是貫通孔隙，這使得纖維材料的有效孔隙率非常高；再次，纖維是一種長徑比很大的物質形態，直徑又十分的細小，容易發生彎曲變形，因此纖維材料也十分的柔軟，形狀適應性非常好。對此Pan認為纖維材料的一些特性與軟物質結構（soft material）更為接近。從微觀結構角度看，非織造或氈化法生產的纖維材料與植物或動物細胞極為相似。