La fibra de basalt marca el començament d'una nova era de comunicació d'alta freqüència

A mesura que les estacions base 5G es tornen més denses, les antenes de telefonia mòbil més nombroses i les xarxes de cable de fibra òptica més extenses, els requisits de materials per als equips de comunicació passen de ser simplement "adequats" a "extrems": baixa pèrdua dielèctrica, alt blindatge electromagnètic, pes lleuger Construcció, i resistència a l'envelliment.
Gràcies a propietats com ara una baixa constant dielèctrica, aïllament natural i una forta resistència a les inclemències del temps, Basalt La fibra òptica està trobant el seu lloc en components bàsics com ara antenes d'estacions base, elements de reforç de cables òptics i radomes. En lloc de desplaçar els materials existents, ofereix un equilibri superior entre rendiment i rendibilitat per a aplicacions d'alta freqüència i alta velocitat.

Antenes d'estació base i components de RF

Els ràdoms i els suports de muntatge d'antenes requereixen materials amb una constant dielèctrica baixa i una tangent de pèrdues baixa per minimitzar l'atenuació del senyal. Mentre que la fibra de vidre tradicional té una constant dielèctrica d'aproximadament 4,8, la fibra de basalt optimitzada en composició pot reduir-la a 4,0–4,2, amb una reducció d'aproximadament un 20% en la tangent de pèrdues. El 2025, Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. va presentar una patent per a un "ràdom compost reforçat amb fibra de basalt de baix dielèctric". Mitjançant la utilització de patrons de capa de fibra específics i farciments de microesferes buides, la constant dielèctrica es va reduir a 3,8, mentre que la resistència a l'impacte va superar la de la fibra de vidre tradicional; el material ja ha estat sotmès a proves pilot en desplegaments d'estacions base de lots petits.
Els reflectors d'antena requereixen una alta rigidesa i estabilitat dimensional. Un reflector compost de fibra de basalt/poliuretà, desenvolupat a través d'una col·laboració entre una empresa de Huaying, Sichuan, i Huawei, compta amb un coeficient d'expansió lineal només un terç que el de l'aliatge d'alumini. Resisteix la deformació enmig de les fluctuacions de temperatura exterior i ofereix una reducció del 40% en pes.

Membres de resistència del cable de fibra òptica

El membre de reforç dins d'un cable òptic ha de suportar forces de tracció tant durant la instal·lació com durant el funcionament. Els materials tradicionals inclouen el filferro d'acer, que és pesat i propens a la corrosió, i l'aramida, que és cara. Plàstic reforçat amb fibra de basalt Els elements de reforç (BFRP) han sorgit com una alternativa ideal. El 2025, FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. va obtenir una patent (CN1195123A) per a un "nucli de reforç de cable òptic de fibra de basalt i el seu mètode de fabricació". Utilitzant un procés de pultrusió, el nucli aconsegueix una resistència a la tracció de 1200 MPa i una densitat només una quarta part de la del filferro d'acer; a més, el seu coeficient d'expansió tèrmica coincideix amb el de la funda del cable òptic, evitant les pèrdues per microflexió causades per les fluctuacions de temperatura. Aquest producte s'ha implementat en un projecte de cable òptic transoceànic, on la substitució del filferro d'acer va reduir el pes total del cable en un 35% i va augmentar l'eficiència de la instal·lació en un 20%.
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) també està avançant en el desenvolupament de cables òptics reforçats amb fibra de basalt. Les dades experimentals publicades a principis del 2026 indiquen que els cables òptics aeris que utilitzen nuclis de reforç BFRP van mostrar una atenuació addicional de menys de 0,05 dB/km durant les proves de cicle tèrmic que van des de -40 °C fins a 70 °C, superant les solucions basades en aramida.

Envasos electrònics i cavitats de filtre

Els filtres i cavitats 5G requereixen materials amb alta conductivitat elèctrica i baixa pèrdua de senyal. Tot i que tradicionalment s'utilitzen metalls, comporten requisits d'alta precisió de processament, costos elevats i un pes significatiu. Els compostos de fibra de basalt metal·litzada ofereixen una alternativa viable a les cavitats metàl·liques. El 2025, Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. va presentar una patent per a "material compost de blindatge electromagnètic basat en fibra de basalt i la seva aplicació en filtres"; el procés consisteix a formar una capa conductora a la superfície del teixit de fibra de basalt mitjançant un recobriment de coure electrolític, seguit d'un modelat per compressió en una cavitat de filtre. Les proves mostren que el factor Q de la cavitat a la banda de freqüència de 2,6 GHz és comparable al de les cavitats d'alumini, mentre que el pes es redueix en un 50% i els costos en aproximadament un 30%.
A més, les estructures internes de suport d'antenes requereixen una alta resistència dielèctrica. Existeixen patents per a compostos que combinen fibra de basalt amb politetrafluoroetilè (PTFE) per crear separadors de baixa pèrdua dielèctrica utilitzats per a l'aïllament i el suport entre plaques d'antenes.

Integració de les capacitats d'absorció i transmissió d'ones

Els equips de comunicació moderns requereixen components que siguin transmissors d'ones per permetre el pas del senyal (com ara els radoms) i absorbents d'ones per suprimir els senyals o el desordre no desitjats (com ara dins de les cavitats). Mitjançant la modificació de la superfície, les fibres de basalt es poden dissenyar per realitzar ambdues funcions simultàniament. Una investigació publicada el 2025 per l'Institut de Tecnologia Avançada de Shenzhen (SIAT), de l'Acadèmia Xinesa de les Ciències, va demostrar el creixement de nanomatrices de níquel-cobalt a la superfície de les fibres de basalt. Aquesta modificació va dotar les fibres d'un rendiment mitjà d'absorció de microones de 15 dB en el rang de freqüència de 8 a 18 GHz, alhora que preserva la seva resistència mecànica i les seves baixes propietats dielèctriques. Aquestes fibres funcionalitzades es poden fabricar en pegats absorbents de microones per a la seva aplicació a les parets interiors de les cavitats de les estacions base, suprimint eficaçment la interferència harmònica.
Pel que fa a les estructures integrades transparents i absorbents d'ones, un disseny patentat utilitza una configuració de gradient multicapa: una capa exterior de fibra/resina de basalt sense modificar (transparent a les ones) i una capa interior de fibra/resina absorbent d'ones modificada, formada mitjançant emmotllament per compressió integral. Aquesta estructura protegeix simultàniament l'antena de la degradació ambiental i absorbeix el desordre residual dins de la cavitat.

Casos d'aplicació pràctica
1. Radòmes d'estació base 5G de ZTE: A principis del 2026, ZTE va anunciar l'ús de prova de radòmes compostos de fibra de basalt en un desplegament de xarxa 5G. Els resultats de les proves van indicar que, en comparació amb els radòmes convencionals de fibra de vidre (FRP), l'abast de cobertura del senyal va augmentar aproximadament un 8%; a més, el material no va mostrar cap deteriorament superficial ni degradació de les propietats dielèctriques després de sis mesos d'exposició a l'aire lliure.
2. Hengtong Optic-Electric "Cable òptic de fibra de basalt": A finals del 2025, Hengtong Optic-Electric va llançar un cable òptic ADSS (All-Dielectric Self-Substituting) amb un nucli de reforç de fibra de basalt, dissenyat per a línies elèctriques aèries. En comparació amb els cables reforçats amb aramida convencionals, aquest producte ofereix una reducció de costos d'aproximadament el 15% i un augment del 10% en la resistència a la tracció; ja ha guanyat licitacions per a projectes de comunicació de la xarxa elèctrica en diverses províncies.
3. Cavitats de filtre de DaFu Technology: El 2025, DaFu Technology va produir un petit lot de cavitats de filtre compostes de fibra de basalt per al seu ús en estacions base 5G d'un fabricant d'equips específics. Els comentaris dels clients van indicar una reducció d'1,2 kg en el pes total de la unitat i un rendiment de dissipació de calor millor del que s'esperava (aconseguit millorant la conductivitat tèrmica de la fibra mitjançant l'addició de farcits).
Tres obstacles per a l'adopció generalitzada
1. Estabilitat de les propietats dielèctriques. Les variacions entre lots de les matèries primeres de basalt provoquen fluctuacions en la constant dielèctrica de la fibra (aproximadament ±0,2). Per als components de radiofreqüència amb especificacions estrictes, això requereix una selecció addicional de les matèries primeres i una inspecció en línia, cosa que augmenta els costos. 2. Costos del procés de metal·lització superficial. El recobriment de coure o níquel electrolítics a les superfícies de fibra, que s'utilitza per a cavitats de blindatge electromagnètic, comporta uns costos de processament elevats, i l'adhesió a llarg termini entre el recobriment i la resina requereix una validació addicional.
3. Cicles llargs de certificació de la indústria. Els equips de telecomunicacions han de superar les proves d'accés a la xarxa realitzades pels operadors; qualsevol canvi en els materials requereix una recertificació. Aquest procés pot trigar de 6 a 12 mesos, cosa que dificulta l'adopció ràpida de noves tecnologies.

En el sector dels equips de telecomunicacions, la fibra de basalt s'està desplaçant de la perifèria al nucli. Des dels radomes fins als elements de reforç dels cables òptics, i des de les cavitats dels filtres fins als pegats que absorbeixen les ones, s'ha assegurat una posició important en la infraestructura de comunicació d'alta freqüència gràcies als seus avantatges combinats de baixes propietats dielèctriques, lleugeresa i resistència a les inclemències del temps.
Hi ha tres obstacles importants: l'estabilitat dielèctrica, els costos de metal·lització i els cicles de certificació. Tanmateix, amb el desplegament profund del 5G i l'inici de la investigació prèvia del 6G, la demanda de nous materials per part de la indústria de les telecomunicacions és més urgent que mai. La fibra de basalt té el potencial de convertir-se en un material clau per permetre una transmissió de senyals més ràpida i estable.
Perspectives de futur
En primer lloc, l'estandardització de la fibra de basalt de baix dielèctric. A mesura que evolucionen les tecnologies 5G i 6G, augmenta la demanda de fibres amb una constant dielèctrica inferior a 4,0 i una tangent de pèrdues inferior a 0,005; resoldre els problemes de consistència entre lots obrirà el camí per a aplicacions a gran escala.
En segon lloc, la substitució dels elements de reforç de cable òptic existents. La demanda anual de cables òptics del meu país s'eleva a centenars de milions de quilòmetres de fibra; els elements de reforç BFRP (polímer reforçat amb fibra de basalt) ofereixen clars avantatges en cost, pes i resistència a la corrosió, presentant un immens potencial per a la substitució del mercat.
En tercer lloc, components estructurals integrats que transmeten i absorbeixen ones. La integració del radom i la capa interna que absorbeix les ones en una sola peça modelada pot reduir els passos de muntatge i els costos, cosa que la fa ideal per a la producció en massa.