Cables de fibra óptica resistentes al calor
1.Limitaciones de temperatura del cable de fibra óptica
La fibra óptica convencional consiste en un núcleo, revestimiento y blindaje.El núcleo y el revestimiento determinan sus características ópticas y generalmente se fabrican mediante el dibujo de cuarzo fundido en un ambiente de 2000 °CDurante el proceso de dibujo del vidrio de cuarzo, se dejan inevitablemente pequeñas grietas en la superficie.Estas grietas pueden expandirse rápidamente o incluso causar fallas en las fibras bajo diversas tensiones ambientales durante el usoPor lo tanto, tan pronto como se produce la fibra desnuda, se recubre con una capa protectora llamada recubrimiento, lo que mejora significativamente sus propiedades mecánicas.haciendo que sea más resistente a la flexión y el tirón.
El material de la envolvente consiste principalmente en organosilicón o resina acrílica, que se une a la fibra desnuda mediante procesos como el ajuste térmico o el curado UV.si se trata de una resina organosilicona o de una resina acrílicaLa temperatura de uso es inferior a 180 grados. Si se supera esta temperatura, los materiales se descomponen.Las industrias de las fibras ópticas y de los láseres exigen un rendimiento más elevado a altas temperaturas.Por lo tanto, romper las restricciones de temperatura de la vaina puede ampliar en gran medida los escenarios de aplicación de los cables de fibra óptica.
La importancia de los cables de fibra óptica resistentes al calor radica en su capacidad para mantener una capacidad de transmisión estable en entornos de temperaturas extremadamente altas.que puede resolver el problema de la falla fácil de los cables de fibra óptica ordinarios en entornos de alta temperaturaLa aparición de este tipo de fibra ha ampliado enormemente las aplicaciones de la comunicación de fibra óptica, especialmente en industrias como la petroquímica, la energía, la metalurgia, la automoción, la aeroespacial, la industria de la construcción y la industria de la construcción.y otros que requieren un funcionamiento a largo plazo en ambientes de alta temperatura.
Según el entendimiento internacional, los escenarios de aplicación de las fibras ópticas resistentes al calor son bastante amplios.Los cables ópticos para mediciones de temperatura de alta calidad deben soportar ambientes subterráneos de alta temperatura y presión.En la industria de la energía térmica, el uso de cables de fibra óptica resistentes al calor es un requisito fundamental para la mejora de la calidad de la energía.la vigilancia en tiempo real de la temperatura y la presión de la caldera también requiere la transmisión estable de cables ópticos resistentes al calor.
Además, en la industria automotriz, heat-resistant fiber optic cables are used in on-board communication and entertainment systems to ensure stable information transmission in high-temperature environments such as engines and exhaust systemsEn el campo aeroespacial, existe una gran demanda de resistencia a altas temperaturas de los equipos de comunicación.y el uso de fibras ópticas resistentes al calor puede mejorar la fiabilidad y estabilidad de los equipos de comunicación en entornos de alta temperatura.
2.Fibra óptica de alta temperatura - poliimida
La poliimida (PI), con su excepcional rango de temperatura de -190°C a +385°C, ha permeado todos los aspectos de nuestras vidas desde su comercialización por DuPont en 1961.los circuitos impresos flexibles (FPC) comúnmente utilizados en productos electrónicos están hechos de poliimida como sustrato porque necesitan ser sometidos a soldadura libre de plomo a 280 °CAdemás, la poliimida se hiere en fibras y se teje en telas, que se pueden encontrar en el equipo de bomberos, astronautas y conductores de coches de carreras.
La clave para lograr la resistencia a altas temperaturas en la poliimida radica en su estructura molecular única. Las moléculas de poliimida contienen múltiples anillos de benceno y enlaces conjugados,que hacen la estructura molecular relativamente rígidaAl mismo tiempo, los enlaces covalentes entre los grupos acilo y los átomos de nitrógeno en la molécula son muy fuertes, lo que da a la poliimida una excelente estabilidad térmica.
Algunos tipos específicos de poliimida, como el dianhidruro bifenil tetracarboxílico-p-fenilendiamina (BPDA-PDA),pueden tener temperaturas de descomposición térmica superiores a 600°CEsta alta estabilidad térmica hace que la poliimida sea un material de recubrimiento ideal para la fabricación de cables de fibra óptica resistentes al calor, ampliando significativamente el rango de temperatura de aplicación de la fibra.Los cables de fibra óptica fabricados con este material a menudo se denominan fibras PI.
La producción en masa de fibras PI no es una tarea fácil.mientras que la capa exterior tiene un alto módulo de protecciónLa poliimida no parece poseer estas características. Las prácticas comunes sacrifican sus propiedades mecánicas y utilizan poliimida para un solo recubrimiento.o utilizar resina acrílica tradicional para la capa interior y poliimida para la capa exterior para soportar temperaturas altas y bajas inmediatasAdemás, el proceso de curado de la poliimida no es tan maduro como los recubrimientos tradicionales, por lo que no puede adherirse uniformemente y firmemente.,y los precios son generalmente más altos.
El proceso de depósito de poliimida en la superficie de la fibra óptica generalmente implica tecnología de blindaje.la fibra desnuda se sumerge lentamente en una solución de poliimidaLuego, la fibra se extrae de la solución a una velocidad controlada para controlar el grosor del recubrimiento.La tensión superficial y la viscosidad de la solución de poliimida se ajustan cuidadosamente para lograr un escudo lisoDespués del blindaje, la fibra se cura a temperaturas elevadas para vincular las moléculas de poliimida y mejorar las propiedades mecánicas del blindaje.
3Ventajas y obstáculos de los cables ópticos resistentes al calor
El desarrollo de fibras ópticas resistentes al calor ha brindado nuevas oportunidades para diversas industrias que requieren una comunicación confiable en entornos de alta temperatura.Estas fibras tienen varias ventajas sobre los cables de fibra óptica convencionales:
(1) Resistencia a altas temperaturas: Las fibras ópticas resistentes al calor pueden soportar temperaturas mucho más altas sin deterioro o fallo significativos.Esto les permite trabajar en ambientes donde las fibras convencionales no son adecuadas.
(2) Transmisión fiable: el rendimiento óptico de las fibras resistentes al calor se mantiene estable incluso a altas temperaturas.proporcionar una comunicación confiable en entornos extremos.
(3) Rango de aplicación ampliado: las fibras resistentes al calor amplían las aplicaciones de la comunicación de fibra óptica, lo que les permite ser utilizadas en industrias como la petroquímica, la generación de energía, la metalurgia,facilitan el monitoreo en tiempo real, la transferencia de datos y la comunicación en entornos de alta temperatura.
A pesar de los beneficios, las fibras ópticas resistentes al calor también se enfrentan a obstáculos:
(1) Complejidad de fabricación: La producción de fibras resistentes al calor requiere procesos y materiales especiales de protección.La deposición de materiales como la poliimida en cables de fibra óptica es un reto y requiere un control preciso del grosor del blindaje, uniformidad y adhesión.
(2) Disponibilidad limitada: Actualmente, sólo unos pocos fabricantes en todo el mundo pueden suministrar cables de fibra óptica resistentes al calor.que conduce a precios más altos en comparación con las fibras convencionalesEl aumento de la demanda y la mejora de los métodos de producción pueden contribuir a aumentar la disponibilidad y reducir los costes en el futuro.
(3) Propiedades mecánicas:Los cables de fibra óptica resistentes al calor pueden tener una menor resistencia mecánica en comparación con las fibras convencionales debido a los desafíos relacionados con el logro de un blindaje fuerte y uniformeLa flexibilidad y la protección en las aplicaciones de revestimiento siguen siendo un obstáculo técnico.
La solución de estos obstáculos y la mejora del rendimiento y de la disponibilidad de cables de fibra óptica resistentes al calor contribuirán a una mayor investigación y desarrollo en este ámbito.A medida que la tecnología avanza, podemos esperar soluciones más fiables y rentables para satisfacer la creciente demanda de comunicaciones confiables a altas temperaturas.
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