Базалтовите влакна въвеждат нова ера на високочестотната комуникация

Тъй като 5G базовите станции стават все по-гъсти, антените за мобилни телефони - по-многобройни, а мрежите от оптични кабели - по-обширни, изискванията за материали за комуникационно оборудване се изместват от просто „адекватни“ към „екстремни“: ниски диелектрични загуби, високо електромагнитно екраниране, леко тегло Строителство, и устойчивост на стареене.
Благодарение на свойства като ниска диелектрична константа, естествена изолация и силна устойчивост на атмосферни влияния, Базалт Оптичните влакна намират своето място в основни компоненти като антени на базови станции, укрепващи елементи на оптични кабели и радари. Вместо да измества съществуващите материали, те предлагат превъзходен баланс между производителност и икономическа ефективност за високочестотни и високоскоростни приложения.

Антени за базови станции и радиочестотни компоненти

Антенните радоми и монтажните скоби изискват материали с ниска диелектрична константа и нисък тангенс на загубите, за да се сведе до минимум затихването на сигнала. Докато традиционните фибростъкло имат диелектрична константа от приблизително 4,8, базалтовите влакна с оптимизиран състав могат да я намалят до 4,0–4,2, с приблизително 20% намаление на тангенса на загубите. През 2025 г. Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. подаде патент за „композитен радом с ниско диелектрично съдържание, подсилен с базалтови влакна“. Чрез използването на специфични модели на подреждане на влакната и пълнители от кухи микросфери, диелектричната константа беше намалена до 3,8, докато удароустойчивостта надмина тази на традиционните фибростъкло; материалът вече е преминал пилотни тестове в малки партиди базови станции.
Антенните рефлектори изискват висока твърдост и размерна стабилност. Композитен рефлектор от базалтови влакна/полиуретан, разработен чрез партньорство между компания в Хуайинг, Съчуан, и Huawei, се отличава с коефициент на линейно разширение само една трета от този на алуминиевата сплав. Той е устойчив на деформация при колебания на външната температура и предлага 40% намаление на теглото.

Елементи за здравина на оптичния кабел

Устойчивият елемент в оптичния кабел трябва да издържа на опънни сили както по време на монтаж, така и по време на работа. Традиционните материали включват стоманена тел – която е тежка и податлива на корозия – и арамидна тел, която е скъпа. Базалтова влакнесто-армирана пластмаса (BFRP) укрепващи елементи се очертават като идеална алтернатива. През 2025 г. FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. получава патент (CN1195123A) за „армировъчно ядро ​​от базалтов оптичен кабел и метод за неговото производство“. Използвайки процес на пултрузия, ядрото постига якост на опън от 1200 MPa и плътност само една четвърт от тази на стоманената тел; освен това коефициентът му на термично разширение съответства на този на обвивката на оптичния кабел, предотвратявайки загубите от микроогъване, причинени от температурни колебания. Този продукт е използван в проект за трансокеански оптичен кабел, където замяната на стоманена тел намалява общото тегло на кабела с 35% и увеличава ефективността на монтажа с 20%.
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) също така развива оптични кабели, подсилени с базалтови влакна. Експериментални данни, публикувани в началото на 2026 г., показват, че въздушните оптични кабели, използващи армировъчни сърцевини BFRP, показват допълнително затихване по-малко от 0,05 dB/km по време на термични циклични тестове в диапазона от -40°C до 70°C, превъзхождайки решенията на базата на арамид.

Електронни опаковки и филтърни кухини

5G филтрите и кухините изискват материали с висока електрическа проводимост и ниска загуба на сигнал. Въпреки че традиционно се използват метали, те водят до високи изисквания за прецизност на обработка, високи разходи и значително тегло. Метализираните базалтови влакнести композити предлагат жизнеспособна алтернатива на металните кухини. През 2025 г. Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. подаде патент за „композитен материал за електромагнитно екраниране на базалтови влакна и неговото приложение във филтри“; процесът включва формиране на проводим слой върху повърхността на базалтова влакнеста тъкан чрез безтоково медно покритие, последвано от компресионно формоване във филтърна кухина. Тестовете показват, че Q-факторът на кухината в честотната лента 2,6 GHz е сравним с този на алуминиевите кухини, докато теглото е намалено с 50%, а разходите - с приблизително 30%.
Освен това, вътрешните опорни конструкции на антените изискват висока диелектрична якост. Съществуват патенти за композити, комбиниращи базалтови влакна с политетрафлуороетилен (PTFE), за да се създадат дистанционни елементи с ниски диелектрични загуби, използвани за изолация и опора между антенните платки.

Интегриране на възможности за поглъщане и предаване на вълни

Съвременното комуникационно оборудване изисква компоненти, които едновременно предават вълни, за да позволят преминаването на сигнала (като например обтекатели), и поглъщат вълни, за да потискат нежелани сигнали или смущения (например в кухини). Чрез модификация на повърхността, базалтовите влакна могат да бъдат проектирани да изпълняват и двете функции едновременно. Изследване, публикувано през 2025 г. от Института за напреднали технологии в Шънджън (SIAT) към Китайската академия на науките, демонстрира растежа на никел-кобалтови нано-масиви върху повърхността на базалтови влакна. Тази модификация придава на влакната средна производителност на микровълново поглъщане от 15 dB в честотния диапазон 8–18 GHz, като същевременно запазва тяхната механична здравина и ниски диелектрични свойства. Тези функционализирани влакна могат да бъдат изработени в микровълнови поглъщащи пластири за приложение върху вътрешните стени на кухините на базовите станции, като ефективно потискат хармоничните смущения.
Що се отнася до интегрираните прозрачни за вълните и абсорбиращи вълните структури, патентован дизайн използва многослойна градиентна конфигурация: външен слой от немодифицирани базалтови влакна/смола (прозрачни за вълните) и вътрешен слой от модифицирани абсорбиращи вълните влакна/смола, формирани чрез интегрално компресионно формоване. Тази структура едновременно предпазва антената от разрушаване от околната среда и абсорбира остатъчния шум в кухината.

Практически случаи на приложение
1. Радоми за базови станции ZTE 5G: В началото на 2026 г. ZTE обяви пробното използване на радоми от базалтови влакна в 5G мрежа. Резултатите от тестовете показаха, че в сравнение с конвенционалните радоми от фибростъкло (FRP), обхватът на покритие на сигнала се е увеличил с приблизително 8%; освен това материалът не е показал повърхностно кредиране или влошаване на диелектричните свойства след шест месеца излагане на открито.
2. Hengtong Optic-Electric „Базалтов оптичен кабел“: В края на 2025 г. Hengtong Optic-Electric пусна на пазара оптичен кабел ADSS (All-Dielectric Self-Supporting) с базалтова сърцевина, подсилена с влакна, предназначен за въздушни електропроводи. В сравнение с конвенционалните кабели, подсилени с арамид, този продукт предлага намаление на разходите с приблизително 15% и 10% увеличение на якостта на опън; той вече е спечелил търгове за проекти за комуникации в електропреносни мрежи в множество провинции.
3. Кухини за филтри на DaFu Technology: През 2025 г. DaFu Technology произведе малка партида кухини за филтри от композитни базалтови влакна за използване в 5G базови станции на производител на специфично оборудване. Отзивите от клиентите показват намаление с 1,2 кг на общото тегло на устройството и по-добри от очакваните показатели за разсейване на топлината (постигнати чрез подобряване на топлопроводимостта на влакната чрез добавяне на пълнители).
Три пречки пред широкото приемане
1. Стабилност на диелектричните свойства. Вариациите в базалтовите суровини от партида до партида водят до колебания в диелектричната константа на влакната (приблизително ±0,2). За радиочестотни компоненти със строги спецификации това налага допълнителен скрининг на суровините и проверка на линията, което води до увеличаване на разходите. 2. Разходи за процес на метализация на повърхността. Безтоковата мед или никелиране върху повърхности на влакната, използвани за електромагнитно екраниране на кухини, води до високи разходи за обработка, а дългосрочната адхезия между покритието и смолата изисква допълнително валидиране.
3. Дълги цикли на сертифициране в индустрията. Телекомуникационното оборудване трябва да премине тестове за достъп до мрежата, провеждани от операторите; всяка промяна в материалите налага повторно сертифициране. Този процес може да отнеме от 6 до 12 месеца, което възпрепятства бързото внедряване на нови технологии.

В сектора на телекомуникационното оборудване, базалтовите влакна се изместват от периферията към ядрото. От радоми до укрепващи елементи за оптични кабели и от филтърни кухини до поглъщащи вълни пластири, те са си осигурили значителна позиция във високочестотната комуникационна инфраструктура благодарение на комбинираните си предимства като ниски диелектрични свойства, леко тегло и устойчивост на атмосферни влияния.
Три основни препятствия остават: диелектрична стабилност, разходи за метализация и цикли на сертифициране. Въпреки това, с широкото внедряване на 5G и започването на предварителни изследвания за 6G, търсенето на нови материали в телекомуникационната индустрия е по-спешно от всякога. Базалтовите влакна имат потенциала да се превърнат в ключов избор на материал за по-бързо и по-стабилно предаване на сигнала.
Бъдещи перспективи
Първо, стандартизацията на нискодиелектрични базалтови влакна. С развитието на 5G и 6G технологиите нараства търсенето на влакна с диелектрична константа под 4,0 и тангенс на загубите под 0,005; разрешаването на проблемите с консистентността между партидите ще проправи пътя за мащабно приложение.
Второ, подмяна на съществуващите укрепващи елементи за оптични кабели. Годишното търсене на оптични кабели в моята страна възлиза на стотици милиони влакнести километри; укрепващите елементи от BFRP (базалтови влакнести полимери) предлагат ясни предимства по отношение на цена, тегло и устойчивост на корозия, което представлява огромен потенциал за заместване на пазара.
Трето, интегрирани структурни компоненти, предаващи и поглъщащи вълни. Интегрирането на радома и вътрешния поглъщащ вълни слой в една единствена формована част може да намали стъпките на сглобяване и да намали разходите, което я прави идеална за масово производство.