Cabos de fibra óptica resistentes ao calor
1.Limitações de temperatura do cabo de fibra óptica
A fibra óptica convencional consiste num núcleo, revestimento e blindagem.O núcleo e o revestimento determinam as suas características ópticas e são tipicamente fabricados através do desenho de quartzo fundido num ambiente de 2000°CDurante o processo de desenho do vidro de quartzo, são inevitavelmente deixadas pequenas rachaduras na superfície.Essas rachaduras podem expandir rapidamente ou até mesmo causar falha de fibra sob várias tensões ambientais durante o usoAssim, assim que a fibra nua é produzida, é revestida com uma camada protetora chamada revestimento, que melhora significativamente as suas propriedades mecânicas.tornando-o mais resistente a dobrar e puxar.
O material de revestimento consiste principalmente de organosilicone ou resina acrílica, que é ligada à fibra nua usando processos como fixação térmica ou cura UV.se se trata de uma resina organosilicona ou acrílicaSe ultrapassar esta temperatura, os materiais se decomporão. Indústrias como petroquímica, aeroespacial,As indústrias de fibras ópticas e de lasers exigem mais do desempenho das fibras ópticas a altas temperaturasPor conseguinte, a quebra das restrições de temperatura da bainha pode expandir muito os cenários de aplicação dos cabos de fibra óptica.
A importância dos cabos de fibra óptica resistentes ao calor reside na sua capacidade de manter uma capacidade de transmissão estável em ambientes de temperaturas extremamente elevadas,que pode resolver o problema da falha fácil de cabos de fibra óptica comuns em ambientes de alta temperaturaO advento deste tipo de fibra tem ampliado consideravelmente as aplicações da fibra óptica de comunicação, especialmente em indústrias como petroquímica, energia, metalurgia, automóvel, aeroespacial,e outros que exijam uma operação prolongada em ambientes de alta temperatura.
De acordo com a compreensão internacional, os cenários de aplicação das fibras ópticas resistentes ao calor são bastante extensos.Os cabos ópticos para medição de temperatura de alta qualidade devem suportar ambientes subterrâneos com altas temperaturas e pressões.No sector da energia térmica, a utilização de cabos de fibra óptica resistentes ao calor é necessária.A monitorização em tempo real da temperatura e pressão da caldeira também requer a transmissão estável de cabos ópticos resistentes ao calor.
Além disso, na indústria automóvel, 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 systemsNo domínio aeroespacial, há uma grande procura pela resistência a altas temperaturas dos equipamentos de comunicação,e a utilização de fibras ópticas resistentes ao calor pode melhorar a fiabilidade e a estabilidade dos equipamentos de comunicação em ambientes de alta temperatura.
2.Fibra óptica de alta temperatura - poliimida
A poliimida (PI), com a sua excelente gama de temperaturas de -190°C a +385°C, permeou todos os aspectos da nossa vida desde a sua comercialização pela DuPont em 1961.Os circuitos impressos flexíveis (FPC) comumente utilizados em produtos eletrónicos são feitos de poliimida como substrato, porque precisam de ser soldagens sem chumbo a 280 °CAlém disso, a poliimida é girada em fibras e tecida em tecidos, que podem ser encontrados no equipamento dos bombeiros, astronautas e pilotos de carros de corrida.
A chave para alcançar a resistência à alta temperatura na poliimida reside na sua estrutura molecular única.que tornam a estrutura molecular relativamente rígidaAo mesmo tempo, as ligações covalentes entre os grupos acílicos e os átomos de nitrogénio na molécula são muito fortes, dando à poliimida uma excelente estabilidade térmica.
Alguns tipos específicos de poliimida, como o dianhidrido bifenil tetracarboxílico-p-fenilenodiamina (BPDA-PDA),podem ter temperaturas de decomposição térmica superiores a 600°CEsta elevada estabilidade térmica torna a poliimida um material de revestimento ideal para a fabricação de cabos de fibra óptica resistentes ao calor, ampliando significativamente a gama de temperaturas de aplicação da fibra.Os cabos de fibra óptica fabricados com este material são frequentemente referidos como fibras PI.
A produção em massa de fibras de PI não é uma tarefa fácil. Normalmente, o revestimento de fibras requer camadas internas e externas: a camada interna tem um baixo módulo de amortecimento,enquanto a camada exterior tem um elevado módulo de proteçãoA polyimida não parece possuir estas características. As práticas comuns sacrificam as suas propriedades mecânicas e utilizam a polyimida para um único revestimento.ou utilizar resina acrílica tradicional para a camada interna e poliimida para a camada externa para resistir a temperaturas imediatamente elevadas e baixasAlém disso, o processo de cura da poliimida não é tão maduro como os revestimentos tradicionais, por isso não pode aderir uniformemente e firmemente.,e os preços são geralmente mais elevados.
O processo de deposição de poliimida na superfície da fibra óptica normalmente envolve tecnologia de blindagem.a fibra nua é lentamente imersa numa solução de poliimidaEm seguida, a fibra é extraída da solução a uma velocidade controlada para controlar a espessura do revestimento.A tensão superficial e a viscosidade da solução de poliimida são cuidadosamente ajustadas para obter um escudo lisoApós a blindagem, a fibra é curada a temperaturas elevadas para cruzar as moléculas de poliimida e melhorar as propriedades mecânicas do blindagem.
3Vantagens e obstáculos dos cabos ópticos resistentes ao calor
O desenvolvimento de fibras ópticas resistentes ao calor proporcionou novas oportunidades para várias indústrias que exigem comunicação fiável em ambientes de alta temperatura.Estas fibras têm várias vantagens em relação aos cabos de fibra óptica convencionais:
(1) Resistência a altas temperaturas: As fibras ópticas resistentes ao calor podem suportar temperaturas muito mais elevadas sem deterioração ou falha significativas.Isto permite-lhes trabalhar em ambientes onde as fibras convencionais não são adequadas.
(2) Transmissão fiável: o desempenho óptico das fibras resistentes ao calor permanece estável mesmo a altas temperaturas.fornecer comunicação fiável em ambientes extremos.
(3) Extensão da gama de aplicações: as fibras resistentes ao calor expandem as aplicações da comunicação por fibra óptica, permitindo que sejam utilizadas em indústrias como petroquímica, geração de energia, metalurgia,Eles facilitam a monitorização em tempo real, transferência de dados e comunicação em ambientes de alta temperatura.
Apesar dos benefícios, as fibras ópticas resistentes ao calor também enfrentam obstáculos:
(1) Complexidade de fabrico: a produção de fibras resistentes ao calor requer processos e materiais de protecção especiais.A deposição de materiais como a poliimida em cabos de fibra óptica é um desafio e requer um controle preciso da espessura da blindagem, uniformidade e adesão.
(2) Disponibilidade limitada: Atualmente, apenas alguns fabricantes em todo o mundo são capazes de fornecer cabos de fibra óptica resistentes ao calor.que leva a preços mais elevados em comparação com as fibras convencionaisO aumento da procura e a melhoria dos métodos de produção podem contribuir para aumentar a disponibilidade e reduzir os custos no futuro.
(3) Propriedades mecânicas:Os cabos de fibra óptica resistentes ao calor podem ter uma resistência mecânica menor em comparação com as fibras convencionais devido aos desafios envolvidos na obtenção de uma blindagem forte e uniformeA flexibilidade e a protecção nas aplicações de revestimento continuam a ser um obstáculo técnico.
A resolução destes obstáculos e a melhoria do desempenho e da disponibilidade de cabos de fibra óptica resistentes ao calor contribuirão para uma investigação e desenvolvimento adicionais neste domínio.À medida que a tecnologia avança, podemos esperar soluções mais fiáveis e rentáveis para satisfazer a crescente procura de comunicações de alta temperatura fiáveis.
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