Basaltfaser läutet eine neue Ära der Hochfrequenzkommunikation ein

Mit zunehmender Dichte von 5G-Basisstationen, steigender Anzahl von Mobilfunkantennen und umfangreicherem Glasfasernetz steigen die Materialanforderungen an Kommunikationsgeräte von „ausreichend“ zu „extrem“: geringe dielektrische Verluste, hohe elektromagnetische Abschirmung, geringes Gewicht Konstruktionund Alterungsbeständigkeit.
Dank Eigenschaften wie einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, natürlicher Isolierung und hoher Witterungsbeständigkeit, Basalt Glasfasern finden zunehmend Anwendung in Kernkomponenten wie Basisstationsantennen, optischen Kabelzuggliedern und Radomen. Anstatt bestehende Materialien zu verdrängen, bieten sie ein überlegenes Verhältnis von Leistung und Kosteneffizienz für Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsanwendungen.

Basisstationsantennen und HF-Komponenten

Antennenradome und Montagehalterungen erfordern Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante und geringem Verlustfaktor, um die Signaldämpfung zu minimieren. Während herkömmliches Glasfasergewebe eine Dielektrizitätskonstante von etwa 4,8 aufweist, kann diese durch optimierte Basaltfaser auf 4,0–4,2 gesenkt werden, bei einer Reduzierung des Verlustfaktors um etwa 20 %. Im Jahr 2025 meldete Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. ein Patent für ein „Radom aus Basaltfaser-verstärktem Verbundwerkstoff mit niedriger Dielektrizitätskonstante“ an. Durch die Verwendung spezieller Faserlagen und Hohlkugelfüllstoffe konnte die Dielektrizitätskonstante auf 3,8 gesenkt werden, während die Schlagfestigkeit die von herkömmlichem Glasfasergewebe übertraf. Das Material wurde bereits in Pilotprojekten mit kleinen Serien von Basisstationen getestet.
Antennenreflektoren erfordern hohe Steifigkeit und Formstabilität. Ein in Zusammenarbeit zwischen einem Unternehmen in Huaying, Sichuan, und Huawei entwickelter Basaltfaser/Polyurethan-Verbundreflektor zeichnet sich durch einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aus, der nur ein Drittel desjenigen von Aluminiumlegierungen beträgt. Er widersteht Verformungen bei Temperaturschwankungen im Außenbereich und bietet eine Gewichtsreduzierung von 40 %.

Zugentlastungselemente für Glasfaserkabel

Die Zugentlastungselemente in Glasfaserkabeln müssen sowohl bei der Installation als auch im Betrieb Zugkräften standhalten. Herkömmliche Materialien sind Stahldraht – der schwer und korrosionsanfällig ist – und Aramid, das teuer ist. Basaltfaserverstärkter Kunststoff Verstärkungselemente aus Basaltfaserverstärktem Kunststoff (BFRP) haben sich als ideale Alternative erwiesen. Im Jahr 2025 erhielt FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. ein Patent (CN1195123A) für einen „Basaltfaser-Verstärkungskern und dessen Herstellungsverfahren“. Durch ein Pultrusionsverfahren erreicht der Kern eine Zugfestigkeit von 1200 MPa und eine Dichte, die nur ein Viertel der von Stahldraht beträgt. Darüber hinaus entspricht sein Wärmeausdehnungskoeffizient dem des Glasfaserkabelmantels, wodurch durch Temperaturschwankungen verursachte Mikrobiegeverluste vermieden werden. Dieses Produkt wurde in einem transozeanischen Glasfaserprojekt eingesetzt, wo der Ersatz von Stahldraht das Gesamtgewicht des Kabels um 35 % reduzierte und die Installationseffizienz um 20 % steigerte.
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) treibt ebenfalls die Entwicklung von basaltfaserverstärkten Glasfaserkabeln voran. Experimentelle Daten, die Anfang 2026 veröffentlicht wurden, zeigen, dass Freileitungskabel mit BFRP-Verstärkungskernen bei Temperaturwechseltests von -40 °C bis 70 °C eine zusätzliche Dämpfung von weniger als 0,05 dB/km aufwiesen und damit Lösungen auf Aramidbasis übertrafen.

Elektronische Gehäuse und Filterkammern

5G-Filter und -Resonatoren benötigen Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und geringer Signaldämpfung. Metalle werden zwar traditionell verwendet, erfordern jedoch hohe Präzision in der Verarbeitung, sind teuer und haben ein erhebliches Gewicht. Metallisierte Basaltfaserverbundwerkstoffe bieten eine praktikable Alternative zu Metallresonatoren. Im Jahr 2025 meldete die Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. ein Patent für ein „Basaltfaser-basiertes elektromagnetisches Abschirmungsverbundmaterial und dessen Anwendung in Filtern“ an. Das Verfahren beinhaltet die Bildung einer leitfähigen Schicht auf der Oberfläche von Basaltfasergewebe durch stromlose Kupferplattierung, gefolgt von der Formgebung zu einem Filterresonator. Tests zeigen, dass der Q-Faktor des Resonators im 2,6-GHz-Frequenzband mit dem von Aluminiumresonatoren vergleichbar ist, während das Gewicht um 50 % und die Kosten um etwa 30 % reduziert werden.
Darüber hinaus erfordern interne Antennenträgerstrukturen eine hohe Durchschlagsfestigkeit. Es existieren Patente für Verbundwerkstoffe aus Basaltfasern und Polytetrafluorethylen (PTFE) zur Herstellung von verlustarmen Abstandshaltern, die zur Isolation und Unterstützung zwischen Antennenplatinen eingesetzt werden.

Integration von Wellenabsorptions- und Wellenübertragungsfähigkeiten

Moderne Kommunikationsgeräte benötigen Komponenten, die sowohl Wellen übertragen (z. B. Radome) als auch absorbieren (z. B. in Hohlräumen), um unerwünschte Signale oder Störungen zu unterdrücken. Durch Oberflächenmodifizierung lassen sich Basaltfasern so gestalten, dass sie beide Funktionen gleichzeitig erfüllen. Eine 2025 vom Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften veröffentlichte Studie demonstrierte das Wachstum von Nickel-Kobalt-Nanoarrays auf der Oberfläche von Basaltfasern. Diese Modifizierung verlieh den Fasern eine durchschnittliche Mikrowellenabsorption von 15 dB im Frequenzbereich von 8–18 GHz, wobei gleichzeitig ihre mechanische Festigkeit und ihre niedrigen dielektrischen Eigenschaften erhalten blieben. Diese funktionalisierten Fasern können zu mikrowellenabsorbierenden Patches verarbeitet und an den Innenwänden von Basisstationshohlräumen angebracht werden, um harmonische Störungen effektiv zu unterdrücken.
Bezüglich integrierter wellentransparenter und wellenabsorbierender Strukturen nutzt ein patentiertes Design eine mehrschichtige Gradientenkonfiguration: eine äußere Schicht aus unmodifiziertem Basaltfaser-/Harzverbund (wellentransparent) und eine innere Schicht aus modifiziertem wellenabsorbierendem Faser-/Harzverbund, die durch integriertes Formpressen hergestellt werden. Diese Struktur schützt die Antenne gleichzeitig vor Umwelteinflüssen und absorbiert Reststörungen im Hohlraum.

Praktische Anwendungsfälle
1. ZTE 5G-Basisstations-Radome: Anfang 2026 kündigte ZTE den Testeinsatz von Radomen aus Basaltfaserverbundwerkstoff für den 5G-Netzausbau an. Die Testergebnisse zeigten, dass die Signalreichweite im Vergleich zu herkömmlichen Glasfaser-Radomen (GFK) um etwa 8 % erhöht wurde. Darüber hinaus wies das Material nach sechsmonatiger Bewitterung im Freien weder Oberflächenverkrustungen noch eine Verschlechterung der dielektrischen Eigenschaften auf.
2. Hengtong Optic-Electric „Basalt-Glasfaserkabel“: Ende 2025 brachte Hengtong Optic-Electric ein ADSS-Glasfaserkabel (All-Dielectric Self-Supporting) mit einem Basaltfaserkern auf den Markt, das speziell für Freileitungen entwickelt wurde. Im Vergleich zu herkömmlichen, aramidverstärkten Kabeln bietet dieses Produkt eine Kostenreduzierung von ca. 15 % und eine um 10 % höhere Zugfestigkeit. Es hat bereits Aufträge für Kommunikationsprojekte in Stromnetzen in mehreren Provinzen gewonnen.
3. Filterhohlräume von DaFu Technology: Im Jahr 2025 produzierte DaFu Technology eine Kleinserie von Filterhohlräumen aus Basaltfaserverbundwerkstoff für den Einsatz in den 5G-Basisstationen eines bestimmten Geräteherstellers. Kundenfeedback bestätigte eine Gewichtsreduzierung von 1,2 kg und eine bessere Wärmeableitung als erwartet (erreicht durch die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit der Fasern mittels Füllstoffen).
Drei Hürden für eine breite Akzeptanz
1. Stabilität der dielektrischen Eigenschaften. Chargenbedingte Schwankungen der Basalt-Rohstoffe führen zu Schwankungen der Dielektrizitätskonstante der Fasern (ca. ±0,2). Bei HF-Komponenten mit strengen Spezifikationen erfordert dies zusätzliche Rohmaterialprüfungen und Inline-Inspektionen, was die Kosten erhöht. 2. Kosten der Oberflächenmetallisierung. Die stromlose Kupfer- oder Nickelplattierung von Faseroberflächen – die für elektromagnetische Abschirmhohlräume verwendet wird – verursacht hohe Prozesskosten, und die Langzeithaftung zwischen Beschichtung und Harz muss weiter validiert werden.
3. Lange Zertifizierungszyklen in der Branche. Telekommunikationsgeräte müssen von Netzbetreibern durchgeführte Netzzugangstests bestehen; jede Materialänderung erfordert eine erneute Zertifizierung. Dieser Prozess kann 6 bis 12 Monate dauern und behindert die schnelle Einführung neuer Technologien.

Im Bereich der Telekommunikationsausrüstung rückt die Basaltfaser vom Rand in den Mittelpunkt. Von Radomen über Zugentlastungselemente für optische Kabel bis hin zu Filterhohlräumen und Wellenabsorptionsflächen hat sie sich dank ihrer Vorteile – niedrige dielektrische Eigenschaften, geringes Gewicht und Witterungsbeständigkeit – eine bedeutende Position in der Hochfrequenz-Kommunikationsinfrastruktur gesichert.
Drei große Herausforderungen bestehen weiterhin: dielektrische Stabilität, Metallisierungskosten und Zertifizierungszyklen. Angesichts des flächendeckenden Ausbaus von 5G und der beginnenden Vorforschung für 6G ist der Bedarf der Telekommunikationsbranche an neuen Materialien jedoch dringender denn je. Basaltfasern haben das Potenzial, sich zu einem Schlüsselmaterial für schnellere und stabilere Signalübertragung zu entwickeln.
Zukunftsaussichten
Erstens die Standardisierung von Basaltfasern mit niedriger Dielektrizitätskonstante. Mit der Weiterentwicklung der 5G- und 6G-Technologien steigt die Nachfrage nach Fasern mit einer Dielektrizitätskonstante unter 4,0 und einem Verlustfaktor unter 0,005; die Behebung von Chargenkonsistenzproblemen ebnet den Weg für eine großflächige Anwendung.
Zweitens, der Austausch bestehender Zugglieder für Glasfaserkabel. Der jährliche Bedarf meines Landes an Glasfaserkabeln beläuft sich auf Hunderte Millionen Faserkilometer; Zugglieder aus BFRP (Basaltfaserverstärktem Polymer) bieten deutliche Vorteile hinsichtlich Kosten, Gewicht und Korrosionsbeständigkeit und bergen daher ein immenses Potenzial für die Marktsubstitution.
Drittens: integrierte wellendurchlässige und wellenabsorbierende Strukturkomponenten. Die Integration des Radoms und der internen wellenabsorbierenden Schicht in ein einziges Formteil kann Montageschritte reduzieren und Kosten senken, wodurch es sich ideal für die Massenproduktion eignet.