كابلات الألياف البصرية المقاومة للحرارة

كابلات الألياف البصرية المقاومة للحرارة

1.حدود درجة حرارة كابل الألياف البصرية

تتكون الألياف البصرية التقليدية من نواة وملابس ودرع.يحدد القلب والطلاء خصائصه البصرية ويتم تصنيعها عادة عن طريق سحب الكوارتز المنصهر في بيئة 2000 درجة مئويةخلال عملية رسم الزجاج الكوارتز، والشقوق الصغيرة تترك حتما على سطح.هذه الشقوق يمكن أن تتوسع بسرعة أو حتى تسبب فشل الألياف تحت مختلف الضغوط البيئية أثناء الاستخدامولذلك، بمجرد إنتاج الألياف العارية، يتم تغطيتها بطبقة واقية تسمى الطلاء، والتي تحسن بشكل كبير خصائصها الميكانيكية،مما يجعله أكثر مقاومة للإنحناء والسحب.

تتكون مادة الغطاء بشكل رئيسي من الراتنج الايكريليك أو الايكروسيليكون، الذي يتم ربطه باللياف العارية باستخدام عمليات مثل التثبيت الحراري أو تصلب الأشعة فوق البنفسجية.سواء كانت راتشة أورغونوسيليكون أو راتشة أكريليك، درجة حرارة الاستخدام أقل من 180 درجة. إذا تجاوزت هذه درجة الحرارة، سوف تتحلل المواد. الصناعات مثل البتروكيماويات، الفضاء،وتطالب صناعات الليزر بأداء الألياف الضوئية في درجات الحرارة العاليةلذلك، كسر قيود درجة حرارة الغطاء يمكن أن توسع إلى حد كبير سيناريوهات التطبيق من كابلات الألياف الضوئية.

أهمية كابلات الألياف الضوئية المقاومة للحرارة تكمن في قدرتها على الحفاظ على قدرة نقل ثابتة في بيئات ذات درجات حرارة عالية للغاية.والتي يمكن أن تحل مشكلة الإخفاق السهل للكابلات العادية للألياف الضوئية في بيئات ذات درجات حرارة عاليةوقد توسع ظهور هذا النوع من الألياف إلى حد كبير تطبيقات الاتصالات بالألياف الضوئية، وخاصة في الصناعات مثل البتروكيماويات، والطاقة، والمعادن، والسيارات، والطيران،وغيرها التي تتطلب تشغيل طويل الأمد في بيئات ذات درجات حرارة عالية.

وفقاً للمفهوم الدولي، فإن سيناريوهات تطبيق الألياف البصرية المقاومة للحرارة واسعة جداً. على سبيل المثال في إنتاج النفط والغاز،يجب أن تتحمل الكابلات البصرية لقياس درجة الحرارة عالية الجودة بيئات تحت الأرض ذات درجة حرارة عالية وضغط مرتفع.في صناعة الطاقة الحرارية،الرصد في الوقت الحقيقي لدرجة حرارة و ضغط المرجل يتطلب أيضا نقل مستقرة من الكابلات البصرية المقاومة للحرارة.

بالإضافة إلى ذلك، في صناعة السيارات، 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 systemsفي مجال الطيران والفضاء ، هناك طلب كبير على مقاومة درجات الحرارة العالية لمعدات الاتصالات ،واستخدام الألياف البصرية المقاومة للحرارة يمكن أن يحسن من موثوقية واستقرار معدات الاتصالات في بيئات ذات درجات حرارة عالية.

2.الألياف الضوئية عالية الحرارة - البوليميد

البوليميد (PI) ، مع نطاق درجة حرارته المتميزة من -190°C إلى +385°C، تسلط على جميع جوانب حياتنا منذ تسويقه من قبل دوبونت في عام 1961. على سبيل المثال،الدوائر المطبوعة المرنة (FPC) التي تستخدم عادة في المنتجات الإلكترونية مصنوعة من البوليميد كقاعدة لها لأنها تحتاج إلى المشاركة في اللحام الخالي من الرصاص عند 280 درجة مئويةوبالإضافة إلى ذلك، يتم تدوير البوليميد إلى ألياف ونسجها إلى أنسجة، والتي يمكن العثور عليها في معدات رجال الإطفاء، رواد الفضاء، وسائقي السيارات.

المفتاح لتحقيق مقاومة درجات الحرارة العالية في البوليميد يكمن في بنيته الجزيئية الفريدة. تحتوي جزيئات البوليميد على حلقات البنزين المتعددة والروابط المرتبطة،والتي تجعل البنية الجزيئية صلبة نسبيافي نفس الوقت ، الروابط التكافلية بين مجموعات الأسيل وذرات النيتروجين في الجزيء قوية جدا ، مما يعطي البوليمايد استقرار حراري ممتاز.

البوليميد لديه درجة حرارة تفكك حرارية عالية. بعض أنواع البوليميد المحددة، مثل ثنائي فينيل تيترا كاربوكسيلي ديانهيدريد-ب-فينيلين ديامين (BPDA-PDA) ،يمكن أن يكون لها درجات حرارة تحلل حرارية تزيد عن 600 درجة مئويةهذا الاستقرار الحراري العالي يجعل البوليميد مادة طلاء مثالية لتصنيع كابلات الألياف الضوئية المقاومة للحرارة ، مما يوسع نطاق درجة حرارة الألياف بشكل كبير.غالبا ما يشار إلى كابلات الألياف الضوئية المصنوعة من هذه المادة باسم ألياف PI.

إن إنتاج الألياف الـ PI بكميات كبيرة ليس مهمة سهلة. عادةً ما يتطلب طلاء الألياف الطبقات الداخلية والخارجية على حد سواء: الطبقة الداخلية لديها نموذج منخفض للتخزين ،بينما الطبقة الخارجية لديها درجة عالية من الحمايةلا يبدو أن البوليميد يمتلك هذه الخصائص. الممارسات الشائعة إما تضحي بخصائصها الميكانيكية وتستخدم البوليميد لطلاء واحد،أو استخدام الراتنج الأكريليك التقليدي للطبقة الداخلية والبوليميد للطبقة الخارجية لتحمل درجات الحرارة العالية والمنخفضة الفوريةوبالإضافة إلى ذلك، فإن عملية تعزيز البوليميد ليست ناضجة مثل الطلاءات التقليدية، لذلك لا يمكن أن تلتصق بشكل موحد وراسخ. لذلك، فإن عدد قليل فقط من الشركات المصنعة في جميع أنحاء العالم يمكن أن توفر البوليميد.,والأسعار عادة أعلى.

عملية إيداع البوليميد على سطح الألياف الضوئية عادة ما تنطوي على تكنولوجيا الدرع. إحدى الطرق الشائعة هي عملية الدرع. في هذه العملية ، يتم تحويل البوليميد إلى ألياف ضوئية.يتم غمر الألياف العارية ببطء في محلول بوليميد، لضمان الاتصال الكامل بين الألياف والحلول. ثم ، يتم سحب الألياف من الحل بسرعة يمكن التحكم بها للسيطرة على سمك الطلاء.يتم ضبط التوتر السطحي ولزوجة محلول البوليميد بعناية لتحقيق درع سلسبعد الحماية، يتم تعقيد الألياف في درجات حرارة مرتفعة لربط جزيئات البوليميد وتعزيز الخصائص الميكانيكية للدرع.

3مزايا وعقبات الكابلات البصرية المقاومة للحرارة

لقد قدم تطوير الألياف البصرية المقاومة للحرارة فرصًا جديدة لمختلف الصناعات التي تتطلب اتصالًا موثوقًا في بيئات درجات الحرارة العالية.هذه الألياف لها العديد من المزايا على كابلات الألياف البصرية التقليدية:

(1) مقاومة درجات الحرارة العالية: يمكن للألياف البصرية المقاومة للحرارة أن تتحمل درجات حرارة أعلى بكثير دون تدهور أو فشل كبير.هذا يسمح لهم بالعمل في البيئات حيث الألياف التقليدية ليست مناسبة.

(2) نقل موثوق به: يبقى الأداء البصري للألياف المقاومة للحرارة ثابتًا حتى في درجات الحرارة العالية. يمكنها الحفاظ على خسارة إشارة منخفضة ومعدل بيانات مرتفع.توفير اتصالات موثوق بها في البيئات القاسية.

(3) نطاق التطبيق الموسع: الألياف المقاومة للحرارة توسع تطبيقات الاتصالات بالألياف الضوئية ، مما يسمح لها باستخدامها في الصناعات مثل البتروكيماويات ، توليد الطاقة ، المعادن,السيارات والفضاء والمزيد، فهي تسهل المراقبة في الوقت الحقيقي، ونقل البيانات، والاتصالات في بيئات ذات درجات حرارة عالية.

على الرغم من الفوائد، فإن الألياف البصرية المقاومة للحرارة تواجه أيضا عقبات:

(1) تعقيد التصنيع: إنتاج الألياف المقاومة للحرارة يتطلب عمليات وحاجات حماية خاصة.يعد وضع مواد مثل البوليميد على كابلات الألياف الضوئية تحدياً ويتطلب التحكم الدقيق في سمك الحماية، والتكافل والتماسك.

(2) توفر محدود: في الوقت الحالي، عدد قليل فقط من الشركات المصنعة في جميع أنحاء العالم قادرة على توفير كابلات الألياف الضوئية المقاومة للحرارة.مما يؤدي إلى ارتفاع الأسعار مقارنة بالألياف التقليديةزيادة الطلب وتحسين طرق الإنتاج يمكن أن تساعد في زيادة التوافر وخفض التكاليف في المستقبل.

(3) الخصائص الميكانيكية:قد يكون لألكابلات الألياف الضوئية المقاومة للحرارة قوة ميكانيكية أقل مقارنة بالألياف التقليدية بسبب التحديات المرتبطة بتحقيق درع قوي ومتساويلا يزال توفير المرونة والحماية في تطبيقات الطلاء عقبة تقنية.

التعامل مع هذه العقبات وتحسين أداء وتوافر كابلات الألياف الضوئية المقاومة للحرارة سيسهم في مزيد من البحث والتطوير في هذا المجال.مع تقدم التكنولوجيا، يمكننا أن نتوقع حلول أكثر موثوقية وفعالية من حيث التكلفة لتلبية الطلب المتزايد على الاتصالات عالية درجة الحرارة الموثوقة.