Basaltfiber indleder en ny æra inden for højfrekvent kommunikation

Efterhånden som 5G-basestationer bliver tættere, mobiltelefonantenner flere og fiberoptiske kabelnetværk mere omfattende, skifter materialekravene til kommunikationsudstyr fra blot "tilstrækkelige" til "ekstreme": lavt dielektrisk tab, høj elektromagnetisk afskærmning, letvægtsevne. Konstruktionog ældningsbestandighed.
Takket være egenskaber som en lav dielektricitetskonstant, naturlig isolering og stærk vejrbestandighed, Basalt Fiber finder sin plads i kernekomponenter som basestationsantenner, optiske kabelforstærkningselementer og radomer. I stedet for at fortrænge eksisterende materialer tilbyder det en overlegen balance mellem ydeevne og omkostningseffektivitet til højfrekvente højhastighedsapplikationer.

Basestationsantenner og RF-komponenter

Antenne-radomer og monteringsbeslag kræver materialer med en lav dielektricitetskonstant og en lav tabstangent for at minimere signaldæmpning. Mens traditionel glasfiber har en dielektricitetskonstant på cirka 4,8, kan basaltfiber, der er optimeret til sammensætningen, reducere denne til 4,0-4,2, med en reduktion på cirka 20% i tabstangenten. I 2025 indgav Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. patent på en "lavdielektrisk basaltfiberforstærket komposit-radom". Ved at anvende specifikke fiberopsætningsmønstre og hule mikrosfærefyldstoffer blev den dielektriske konstant sænket til 3,8, mens slagfastheden overgik traditionel glasfibers; materialet har allerede gennemgået pilottest i implementeringer af basestationer i små partier.
Antennereflektorer kræver høj stivhed og dimensionsstabilitet. En basaltfiber/polyurethan-kompositreflektor, udviklet gennem et partnerskab mellem en virksomhed i Huaying, Sichuan og Huawei, kan prale af en lineær udvidelseskoefficient på kun en tredjedel af aluminiumlegering. Den modstår deformation under udsving i udendørstemperatur og giver en vægtreduktion på 40 %.

Styrkeelementer for fiberoptiske kabler

Styrkeelementet i et optisk kabel skal modstå trækkræfter under både installation og drift. Traditionelle materialer omfatter ståltråd – som er tung og tilbøjelig til korrosion – og aramid, som er dyrt. Basaltfiberforstærket plast (BFRP) styrkeelementer er dukket op som et ideelt alternativ. I 2025 opnåede FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. et patent (CN1195123A) for en "basaltfiberoptisk kabelforstærkningskerne og dens fremstillingsmetode". Ved hjælp af en pultruderingsproces opnår kernen en trækstyrke på 1200 MPa og en densitet, der kun er en fjerdedel af ståltråds; desuden matcher dens termiske udvidelseskoefficient den optiske kabelkappes, hvilket forhindrer mikrobøjningstab forårsaget af temperaturudsving. Dette produkt er blevet anvendt i et transoceanisk optisk kabelprojekt, hvor udskiftning af ståltråd reducerede den samlede kabelvægt med 35 % og øgede installationseffektiviteten med 20 %.
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) fremmer også udviklingen af ​​basaltfiberforstærkede optiske kabler. Eksperimentelle data offentliggjort i begyndelsen af ​​2026 viser, at luftoptiske kabler med BFRP-forstærkningskerner udviste en yderligere dæmpning på mindre end 0,05 dB/km under termiske cyklingstests fra -40°C til 70°C, hvilket overgik aramidbaserede løsninger.

Elektronisk pakning og filterhulrum

5G-filtre og hulrum kræver materialer med høj elektrisk ledningsevne og lavt signaltab. Selvom metaller traditionelt anvendes, indebærer de høje krav til præcision i bearbejdningen, høje omkostninger og betydelig vægt. Metalliserede basaltfiberkompositter tilbyder et levedygtigt alternativ til metalhulrum. I 2025 indgav Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. patent på "basaltfiberbaseret elektromagnetisk afskærmningskompositmateriale og dets anvendelse i filtre"; processen involverer dannelse af et ledende lag på overfladen af ​​basaltfiberstof via elektroløs kobberbelægning, efterfulgt af kompressionsstøbning i et filterhulrum. Test viser, at hulrummets Q-faktor i 2,6 GHz-frekvensbåndet er sammenlignelig med aluminiumhulrum, mens vægten reduceres med 50 % og omkostningerne med cirka 30 %.
Derudover kræver interne antenneunderstøtningsstrukturer høj dielektrisk styrke. Der findes patenter på kompositter, der kombinerer basaltfiber med polytetrafluorethylen (PTFE) for at skabe afstandsstykker med lavt dielektrisk tab, der bruges til isolering og understøtning mellem antennekort.

Integration af bølgeabsorberende og bølgetransmitterende egenskaber

Moderne kommunikationsudstyr kræver komponenter, der både er bølgetransmitterende for at tillade signalpassage (såsom radomer) og bølgeabsorberende for at undertrykke uønskede signaler eller støj (såsom i hulrum). Gennem overflademodifikation kan basaltfibre konstrueres til at udføre begge funktioner samtidigt. Forskning offentliggjort i 2025 af Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT), Chinese Academy of Sciences, demonstrerede væksten af ​​nikkel-kobolt-nanoarrays på overfladen af ​​basaltfibre. Denne modifikation gav fibrene en gennemsnitlig mikrobølgeabsorptionsydelse på 15 dB i frekvensområdet 8-18 GHz, samtidig med at deres mekaniske styrke og lavdielektriske egenskaber bevares. Disse funktionaliserede fibre kan fremstilles til mikrobølgeabsorberende patches til anvendelse på de indre vægge af basestationshulrum, hvilket effektivt undertrykker harmonisk interferens.
Med hensyn til integrerede bølgetransparente og bølgeabsorberende strukturer anvender et patenteret design en flerlagsgradientkonfiguration: et ydre lag af umodificeret basaltfiber/harpiks (bølgetransparent) og et indre lag af modificeret bølgeabsorberende fiber/harpiks, dannet via integreret kompressionsstøbning. Denne struktur beskytter samtidig antennen mod miljøforringelse og absorberer resterende støj i hulrummet.

Praktiske anvendelsessager
1. ZTE 5G-basestationsradomer: I starten af ​​2026 annoncerede ZTE forsøg med brug af basaltfiberkompositradomer i en 5G-netværksimplementering. Testresultater viste, at signaldækningsområdet steg med cirka 8 % sammenlignet med konventionelle glasfiberradomer (FRP); desuden viste materialet ingen overfladeafkalkning eller forringelse af de dielektriske egenskaber efter seks måneders udendørs eksponering.
2. Hengtong Optic-Electric "Basalt Fiber Optical Cable": I slutningen af ​​2025 lancerede Hengtong Optic-Electric et ADSS (All-Dielectric Self-Supporting) optisk kabel med en basaltfiberforstærkende kerne, designet til luftledninger. Sammenlignet med konventionelle aramidforstærkede kabler tilbyder dette produkt en omkostningsreduktion på cirka 15 % og en stigning på 10 % i trækstyrke; det har allerede vundet udbud på elnetkommunikationsprojekter i flere provinser.
3. DaFu Technologys filterhulrum: I 2025 producerede DaFu Technology et lille parti filterhulrum af basaltfiberkomposit til brug i en specifik udstyrsproducents 5G-basestationer. Kundefeedback indikerede en reduktion på 1,2 kg i enhedens samlede vægt og bedre varmeafledningsevne end forventet (opnået ved at forbedre fiberens varmeledningsevne gennem tilsætning af fyldstoffer).
Tre hindringer for udbredt implementering
1. Stabilitet af dielektriske egenskaber. Variationer fra batch til batch i basaltråmaterialer fører til udsving i fiberens dielektriske konstant (ca. ±0,2). For RF-komponenter med strenge specifikationer nødvendiggør dette yderligere screening af råmaterialer og in-line inspektion, hvilket øger omkostningerne. 2. Omkostninger til overflademetalliseringsprocessen. Elektrofri kobber- eller nikkelbelægning på fiberoverflader - brugt til elektromagnetiske afskærmningshulrum - medfører høje forarbejdningsomkostninger, og den langsigtede vedhæftning mellem belægningen og harpiksen kræver yderligere validering.
3. Lange certificeringscyklusser i branchen. Telekommunikationsudstyr skal bestå netværksadgangstest udført af operatører; enhver ændring i materialer kræver recertificering. Denne proces kan tage 6 til 12 måneder, hvilket hæmmer en hurtig implementering af nye teknologier.

Inden for telekommunikationsudstyrssektoren flytter basaltfiber sig fra periferien til kernen. Fra radomer til optiske kabelstyrkeelementer og fra filterhulrum til bølgeabsorberende patches har den sikret sig en betydelig position inden for højfrekvent kommunikationsinfrastruktur takket være dens kombinerede fordele ved lave dielektriske egenskaber, letvægtsegenskaber og vejrbestandighed.
Tre store forhindringer er fortsat tilbage: dielektrisk stabilitet, metalliseringsomkostninger og certificeringscyklusser. Med den omfattende udrulning af 5G og igangsættelsen af ​​forforskning inden for 6G er telekommunikationsindustriens efterspørgsel efter nye materialer dog mere presserende end nogensinde. Basaltfiber har potentiale til at blive et vigtigt materialevalg for at muliggøre hurtigere og mere stabil signaltransmission.
Fremtidsudsigter
For det første, standardiseringen af ​​basaltfibre med lav dielektricitet. I takt med at 5G- og 6G-teknologierne udvikler sig, stiger efterspørgslen efter fibre med en dielektricitetskonstant under 4,0 og en tabstangent under 0,005. Løsning af problemer med konsistens fra batch til batch vil bane vejen for storskala anvendelse.
For det andet, udskiftning af eksisterende optiske kabelstyrkeelementer. Mit lands årlige efterspørgsel efter optiske kabler løber op i hundredvis af millioner fiberkilometer. BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymer) styrkeelementer tilbyder klare fordele i forhold til omkostninger, vægt og korrosionsbestandighed, hvilket repræsenterer et enormt potentiale for markedssubstitution.
For det tredje, integrerede bølgetransmitterende og bølgeabsorberende strukturelle komponenter. Integrering af radomen og det interne bølgeabsorberende lag i en enkelt støbt del kan reducere monteringstrin og sænke omkostningerne, hvilket gør den ideel til masseproduktion.