الیاف بازالت، آغازگر عصر جدیدی از ارتباطات فرکانس بالا

با متراکم‌تر شدن ایستگاه‌های پایه 5G، افزایش تعداد آنتن‌های تلفن همراه و گسترده‌تر شدن شبکه‌های کابل فیبر نوری، الزامات مواد برای تجهیزات ارتباطی از صرفاً «کافی» به «شدید» تغییر می‌کند: تلفات دی‌الکتریک کم، محافظت الکترومغناطیسی بالا، وزن سبک ساخت و سازو مقاومت در برابر پیری.
به لطف خواصی مانند ثابت دی‌الکتریک پایین، عایق طبیعی و مقاومت بالا در برابر آب و هوا، بازالت فیبر در حال یافتن جایگاه خود در اجزای اصلی مانند آنتن‌های ایستگاه پایه، اجزای تقویت‌کننده کابل نوری و رادوم‌ها است. به جای جایگزینی مواد موجود، تعادل برتری بین عملکرد و مقرون به صرفه بودن را برای کاربردهای فرکانس بالا و سرعت بالا ارائه می‌دهد.

آنتن‌های ایستگاه پایه و قطعات RF

رادوم‌های آنتن و براکت‌های نصب به موادی با ثابت دی‌الکتریک پایین و تانژانت اتلاف کم نیاز دارند تا تضعیف سیگنال را به حداقل برسانند. در حالی که فایبرگلاس سنتی دارای ثابت دی‌الکتریک تقریباً ۴.۸ است، فیبر بازالت بهینه شده با ترکیب می‌تواند این مقدار را به ۴.۰ تا ۴.۲ کاهش دهد، با کاهش تقریباً ۲۰ درصدی در تانژانت اتلاف. در سال ۲۰۲۵، شرکت Comba Telecom (گوانگژو) Ltd. حق ثبت اختراعی برای "رادوم کامپوزیتی تقویت شده با فیبر بازالت با دی‌الکتریک پایین" ثبت کرد. با استفاده از الگوهای چیدمان فیبر خاص و پرکننده‌های میکروسفر توخالی، ثابت دی‌الکتریک به ۳.۸ کاهش یافت در حالی که مقاومت در برابر ضربه از فایبرگلاس سنتی پیشی گرفت. این ماده قبلاً در ایستگاه‌های پایه با تعداد کم آزمایش آزمایشی را پشت سر گذاشته است.
بازتابنده‌های آنتن به استحکام بالا و پایداری ابعادی نیاز دارند. یک بازتابنده کامپوزیتی الیاف بازالت/پلی اورتان که از طریق همکاری بین شرکتی در هوایینگ، سیچوان و هواوی توسعه یافته است، ضریب انبساط خطی تنها یک سوم آلیاژ آلومینیوم را دارد. این بازتابنده در برابر نوسانات دمایی فضای باز مقاوم است و 40 درصد کاهش وزن دارد.

اعضای قدرت کابل فیبر نوری

عضو مقاوم درون یک کابل نوری باید در طول نصب و بهره‌برداری، نیروهای کششی را تحمل کند. مواد سنتی شامل سیم فولادی - که سنگین و مستعد خوردگی است - و آرامید - که گران است - می‌شوند. پلاستیک تقویت‌شده با الیاف بازالت اعضای مقاوم (BFRP) به عنوان یک جایگزین ایده‌آل ظهور کرده‌اند. در سال 2025، شرکت FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. حق ثبت اختراع (CN1195123A) را برای "هسته تقویت‌کننده کابل نوری فیبر بازالت و روش تولید آن" به دست آورد. با استفاده از فرآیند پالتروژن، هسته به استحکام کششی 1200 مگاپاسکال و چگالی تنها یک چهارم سیم فولادی دست می‌یابد. علاوه بر این، ضریب انبساط حرارتی آن با غلاف کابل نوری مطابقت دارد و از تلفات خمش میکرو ناشی از نوسانات دما جلوگیری می‌کند. این محصول در یک پروژه کابل نوری فرااقیانوسی به کار گرفته شده است، که در آن جایگزینی سیم فولادی وزن کل کابل را 35٪ کاهش داده و راندمان نصب را 20٪ افزایش داده است.
شرکت فیبر و کابل نوری یانگ تسه (YOFC) نیز در حال پیشبرد توسعه کابل‌های نوری تقویت‌شده با الیاف بازالت است. داده‌های تجربی منتشر شده در اوایل سال 2026 نشان می‌دهد که کابل‌های نوری هوایی با استفاده از هسته‌های تقویت‌کننده BFRP، در طول آزمایش‌های چرخه حرارتی از -40 درجه سانتیگراد تا 70 درجه سانتیگراد، تضعیف اضافی کمتر از 0.05 دسی‌بل بر کیلومتر را نشان می‌دهند که از راه‌حل‌های مبتنی بر آرامید بهتر عمل می‌کند.

بسته‌بندی الکترونیکی و حفره‌های فیلتر

فیلترها و حفره‌های 5G به موادی با رسانایی الکتریکی بالا و افت سیگنال کم نیاز دارند. در حالی که فلزات به طور سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، نیازمند دقت پردازش بالا، هزینه‌های بالا و وزن قابل توجهی هستند. کامپوزیت‌های الیاف بازالت متالیزه شده جایگزین مناسبی برای حفره‌های فلزی ارائه می‌دهند. در سال 2025، شرکت فناوری الکترونیکی ووهان فینگو، حق ثبت اختراعی برای "ماده کامپوزیت محافظ الکترومغناطیسی مبتنی بر الیاف بازالت و کاربرد آن در فیلترها" ثبت کرد. این فرآیند شامل تشکیل یک لایه رسانا روی سطح پارچه الیاف بازالت از طریق آبکاری مس بدون الکترولس و به دنبال آن قالب‌گیری فشاری در یک حفره فیلتر است. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که ضریب Q حفره در باند فرکانسی 2.6 گیگاهرتز با حفره‌های آلومینیومی قابل مقایسه است، در حالی که وزن 50٪ و هزینه تقریباً 30٪ کاهش می‌یابد.
علاوه بر این، ساختارهای نگهدارنده آنتن داخلی به مقاومت دی‌الکتریک بالایی نیاز دارند. اختراعاتی برای کامپوزیت‌هایی وجود دارد که الیاف بازالت را با پلی‌تترافلوئورواتیلن (PTFE) ترکیب می‌کنند تا فاصله‌دهنده‌هایی با تلفات دی‌الکتریک کم ایجاد کنند که برای جداسازی و نگهدارنده بین بردهای آنتن استفاده می‌شوند.

ادغام قابلیت‌های جذب و انتقال موج

تجهیزات ارتباطی مدرن به اجزایی نیاز دارند که هم انتقال‌دهنده موج باشند تا امکان عبور سیگنال را فراهم کنند (مانند رادوم‌ها) و هم جاذب موج باشند تا سیگنال‌های ناخواسته یا نویز (مانند درون حفره‌ها) را سرکوب کنند. از طریق اصلاح سطح، الیاف بازالت را می‌توان طوری مهندسی کرد که هر دو عملکرد را به طور همزمان انجام دهند. تحقیقاتی که در سال 2025 توسط موسسه فناوری پیشرفته شنژن (SIAT)، آکادمی علوم چین، منتشر شد، رشد نانوآرایه‌های نیکل-کبالت را روی سطح الیاف بازالت نشان داد. این اصلاح، الیاف را با عملکرد جذب مایکروویو متوسط ​​15 دسی‌بل در محدوده فرکانس 8 تا 18 گیگاهرتز، در عین حفظ استحکام مکانیکی و خواص دی‌الکتریک پایین آنها، مجهز کرد. این الیاف عامل‌دار شده را می‌توان به صورت وصله‌های جاذب مایکروویو برای استفاده در دیواره‌های داخلی حفره‌های ایستگاه پایه ساخت و به طور مؤثر تداخل هارمونیک را سرکوب کرد.
در مورد ساختارهای یکپارچه شفاف در برابر موج و جاذب موج، یک طرح ثبت اختراع شده از یک پیکربندی گرادیان چند لایه استفاده می‌کند: یک لایه بیرونی از الیاف/رزین بازالت اصلاح نشده (شفاف در برابر موج) و یک لایه داخلی از الیاف/رزین جاذب موج اصلاح شده که از طریق قالب‌گیری فشرده‌سازی یکپارچه تشکیل شده است. این ساختار همزمان آنتن را از تخریب محیطی محافظت می‌کند و آلودگی‌های باقی مانده در داخل حفره را جذب می‌کند.

موارد کاربرد عملی
۱. رادوم‌های ایستگاه پایه ZTE 5G: در اوایل سال ۲۰۲۶، ZTE استفاده آزمایشی از رادوم‌های کامپوزیت الیاف بازالت را در استقرار شبکه ۵G اعلام کرد. نتایج آزمایش نشان داد که در مقایسه با رادوم‌های فایبرگلاس (FRP) معمولی، محدوده پوشش سیگنال تقریباً ۸٪ افزایش یافته است؛ علاوه بر این، این ماده پس از شش ماه قرار گرفتن در معرض فضای باز، هیچ گونه گچی شدن سطح یا تخریب خواص دی‌الکتریک را نشان نداد.
۲. «کابل نوری فیبر بازالت» شرکت Hengtong Optic-Electric: در اواخر سال ۲۰۲۵، شرکت Hengtong Optic-Electric یک کابل نوری ADSS (خودنگهدار تمام دی‌الکتریک) با هسته تقویت‌شده با فیبر بازالت را که برای خطوط برق هوایی طراحی شده بود، عرضه کرد. در مقایسه با کابل‌های تقویت‌شده با آرامید معمولی، این محصول تقریباً ۱۵٪ کاهش هزینه و ۱۰٪ افزایش استحکام کششی را ارائه می‌دهد. این محصول تاکنون در چندین استان در مناقصه‌هایی برای پروژه‌های ارتباطی شبکه برق برنده شده است.
۳. حفره‌های فیلتر DaFu Technology: در سال ۲۰۲۵، DaFu Technology دسته کوچکی از حفره‌های فیلتر کامپوزیتی الیاف بازالت را برای استفاده در ایستگاه‌های پایه ۵G یک تولیدکننده تجهیزات خاص تولید کرد. بازخورد مشتری نشان‌دهنده کاهش ۱.۲ کیلوگرمی در وزن کل واحد و عملکرد اتلاف حرارت بهتر از حد انتظار (که با افزایش رسانایی حرارتی الیاف از طریق افزودن پرکننده‌ها حاصل می‌شود) بود.
سه مانع برای پذیرش گسترده
۱. پایداری خواص دی‌الکتریک. تغییرات دسته‌ای به دسته دیگر در مواد اولیه بازالت منجر به نوسانات در ثابت دی‌الکتریک فیبر می‌شود (تقریباً ±۰.۲). برای قطعات RF با مشخصات دقیق، این امر مستلزم غربالگری بیشتر مواد اولیه و بازرسی در خط تولید است که در نتیجه هزینه‌ها را افزایش می‌دهد. ۲. هزینه‌های فرآیند فلزکاری سطحی. آبکاری مس یا نیکل بدون برق روی سطوح فیبر - که برای حفره‌های محافظ الکترومغناطیسی استفاده می‌شود - هزینه‌های پردازش بالایی را به همراه دارد و چسبندگی طولانی‌مدت بین پوشش و رزین نیاز به اعتبارسنجی بیشتر دارد.
۳. چرخه‌های طولانی صدور گواهینامه صنعتی. تجهیزات مخابراتی باید آزمایش‌های دسترسی به شبکه که توسط اپراتورها انجام می‌شود را با موفقیت پشت سر بگذارند؛ هرگونه تغییر در مواد، مستلزم صدور گواهینامه مجدد است. این فرآیند می‌تواند ۶ تا ۱۲ ماه طول بکشد و مانع از پذیرش سریع فناوری‌های جدید می‌شود.

در بخش تجهیزات مخابراتی، الیاف بازالت از حاشیه به هسته در حال تغییر کاربری هستند. از رادوم‌ها گرفته تا اعضای مقاوم کابل نوری و از حفره‌های فیلتر گرفته تا پچ‌های جاذب موج، به لطف مزایای ترکیبی خواص دی‌الکتریک پایین، سبکی و مقاومت در برابر آب و هوا، جایگاه قابل توجهی را در زیرساخت‌های ارتباطی فرکانس بالا به خود اختصاص داده است.
سه مانع اصلی همچنان باقی است: پایداری دی‌الکتریک، هزینه‌های متالیزاسیون و چرخه‌های صدور گواهینامه. با این حال، با گسترش گسترده 5G و آغاز تحقیقات مقدماتی 6G، تقاضای صنعت مخابرات برای مواد جدید بیش از هر زمان دیگری ضروری است. الیاف بازالت پتانسیل تبدیل شدن به یک انتخاب کلیدی برای انتقال سیگنال سریع‌تر و پایدارتر را دارد.
چشم‌انداز آینده
اول، استانداردسازی الیاف بازالت با دی‌الکتریک پایین. با تکامل فناوری‌های 5G و 6G، تقاضا برای الیافی با ثابت دی‌الکتریک زیر 4.0 و تانژانت تلفات زیر 0.005 در حال افزایش است؛ حل مسائل مربوط به سازگاری دسته به دسته، راه را برای کاربرد در مقیاس بزرگ هموار می‌کند.
دوم، جایگزینی اعضای مقاوم کابل نوری موجود. تقاضای سالانه کشور من برای کابل‌های نوری به صدها میلیون کیلومتر فیبر می‌رسد؛ اعضای مقاوم BFRP (پلیمر تقویت‌شده با الیاف بازالت) مزایای آشکاری در هزینه، وزن و مقاومت در برابر خوردگی ارائه می‌دهند و پتانسیل عظیمی برای جایگزینی در بازار دارند.
سوم، اجزای ساختاری یکپارچه انتقال‌دهنده و جاذب موج. ادغام رادوم و لایه جاذب موج داخلی در یک قطعه قالب‌گیری شده می‌تواند مراحل مونتاژ و هزینه‌ها را کاهش دهد و آن را برای تولید انبوه ایده‌آل کند.