סיבי בזלת מבשרים עידן חדש של תקשורת בתדר גבוה

ככל שתחנות בסיס 5G נעשות צפופות יותר, אנטנות טלפונים ניידים רבות יותר ורשתות כבלים אופטיים נרחבות יותר, דרישות החומרים לציוד תקשורת עוברות מ"מספקות" בלבד ל"קיצוניות": אובדן דיאלקטרי נמוך, מיגון אלקטרומגנטי גבוה, משקל קל. בְּנִיָה, ועמידות בפני הזדקנות.
הודות לתכונות כגון קבוע דיאלקטרי נמוך, בידוד טבעי ועמידות חזקה בפני מזג אוויר, בַּזֶלֶת סיבים אופטיים מוצאים את מקומם ברכיבים מרכזיים כמו אנטנות תחנות בסיס, חלקי חיזוק כבלים אופטיים ורדומים. במקום להחליף חומרים קיימים, הם מציעים איזון מעולה בין ביצועים וחסכון בעלות עבור יישומים בתדר גבוה ומהירות גבוהה.

אנטנות ותחנות בסיס ורכיבי RF

רדומים לאנטנות ותושבות הרכבה דורשים חומרים בעלי קבוע דיאלקטרי נמוך וטנגנס הפסדים נמוך כדי למזער את הנחתת האות. בעוד שלפיברגלס מסורתי יש קבוע דיאלקטרי של כ-4.8, סיבי בזלת שעברו אופטימיזציה של הרכבם יכולים להפחית זאת ל-4.0-4.2, עם הפחתה של כ-20% בטנגנס ההפסדים. בשנת 2025, חברת Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. הגישה פטנט על "רדום מרוכב מחוזק בסיבי בזלת בעל דיאלקטרי נמוך". באמצעות דפוסי פריסת סיבים ספציפיים ומילוי מיקרו-כדורים חלולים, הקבוע הדיאלקטרי ירד ל-3.8 בעוד שעמידות בפני פגיעות עלתה על זו של פיברגלס מסורתי; החומר כבר עבר ניסויי פיילוט בפריסות תחנות בסיס בקבוצות קטנות.
מחזירי אנטנות דורשים קשיחות גבוהה ויציבות ממדית. מחזיר אור מרוכב מסיבי בזלת/פוליאוריטן, שפותח בשיתוף פעולה בין חברה בהוואיינג, סצ'ואן, לבין חברת וואווי, מתגאה במקדם התפשטות ליניארי של שליש בלבד מזה של סגסוגת אלומיניום. הוא עמיד בפני עיוות בתנודות טמפרטורה חיצוניות ומציע הפחתה של 40% במשקל.

חברי חוזק כבל סיב אופטי

רכיב החוזק בתוך כבל אופטי חייב לעמוד בכוחות מתיחה הן במהלך ההתקנה והן במהלך ההפעלה. חומרים מסורתיים כוללים חוט פלדה - שהוא כבד ונוטה לקורוזיה - וארמיד, שהוא יקר. פלסטיק מחוזק בסיבי בזלת רכיבי חוזק (BFRP) צצו כחלופה אידיאלית. בשנת 2025, חברת FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. השיגה פטנט (CN1195123A) עבור "ליבת חיזוק כבל אופטי מסיב בזלת ושיטת הייצור שלה". באמצעות תהליך פולטרוזיה, הליבה משיגה חוזק מתיחה של 1200 מגה פסקל וצפיפות של רבע בלבד מזו של חוט פלדה; יתר על כן, מקדם ההתפשטות התרמית שלה תואם לזה של מעטפת הכבל האופטי, ומונע הפסדי כיפוף מיקרו הנגרמים מתנודות טמפרטורה. מוצר זה נפרס בפרויקט כבל אופטי טרנס-אוקייני, שבו החלפת חוט פלדה הפחיתה את משקל הכבל הכולל ב-35% והגדילה את יעילות ההתקנה ב-20%.
חברת Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) מקדמת גם היא את פיתוח כבלים אופטיים מחוזקים בסיבי בזלת. נתונים ניסויים שפורסמו בתחילת 2026 מצביעים על כך שכבלים אופטיים אוויריים המשתמשים בליבות חיזוק BFRP הציגו הנחתה נוספת של פחות מ-0.05 dB/km במהלך בדיקות מחזוריות תרמית הנעות בין -40°C ל-70°C, ובכך עולים על פתרונות מבוססי ארמיד.

חללי זיווד אלקטרוניים ומסננים

מסננים וחללים של 5G דורשים חומרים בעלי מוליכות חשמלית גבוהה ואובדן אות נמוך. בעוד שמתכות משמשות באופן מסורתי, הן כרוכות בדרישות דיוק גבוהות בעיבוד, עלויות גבוהות ומשקל משמעותי. מרוכבים מסיבי בזלת מתכתיים מציעים אלטרנטיבה בת קיימא לחללים ממתכת. בשנת 2025, חברת Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. הגישה פטנט על "חומר מרוכב מיגון אלקטרומגנטי מבוסס סיבי בזלת ויישומו במסננים"; התהליך כרוך ביצירת שכבה מוליכה על פני השטח של בד סיבי בזלת באמצעות ציפוי נחושת אלקטרולס, ולאחר מכן יציקה בדחיסה לחלל מסנן. בדיקות מראות כי גורם ה-Q של החלל בתחום התדרים 2.6 גיגה-הרץ דומה לזה של חללי אלומיניום, בעוד שהמשקל מופחת ב-50% והעלויות מופחתות בכ-30%.
בנוסף, מבני תמיכה פנימיים לאנטנה דורשים חוזק דיאלקטרי גבוה. קיימים פטנטים לחומרים מרוכבים המשלבים סיבי בזלת עם פוליאטטראפלואורואתילן (PTFE) ליצירת מרווחים בעלי הפסד דיאלקטרי נמוך המשמשים לבידוד ותמיכה בין לוחות אנטנה.

שילוב יכולות ספיגת גלים והעברת גלים

ציוד תקשורת מודרני דורש רכיבים שהם גם משדרים גלים כדי לאפשר מעבר אותות (כגון רדומים) וגם סופגי גלים כדי לדכא אותות לא רצויים או עומס (כגון בתוך חללים). באמצעות שינוי פני השטח, ניתן להנדס סיבי בזלת לבצע את שתי הפונקציות בו זמנית. מחקר שפורסם בשנת 2025 על ידי מכון שנזן לטכנולוגיה מתקדמת (SIAT), האקדמיה הסינית למדעים, הדגים את הצמיחה של ננו-מערכי ניקל-קובלט על פני השטח של סיבי בזלת. שינוי זה העניק לסיבים ביצועי ספיגת מיקרוגל ממוצעים של 15 dB בטווח התדרים 8-18 GHz, תוך שמירה על חוזקם המכני ותכונותיהם הדיאלקטריות הנמוכות. ניתן לייצר סיבים פונקציונליים אלה לטלאים סופגי מיקרוגל ליישום על הקירות הפנימיים של חללי תחנות בסיס, תוך דיכוי יעיל של הפרעות הרמוניות.
בנוגע למבנים משולבים שקופים לגלים וסופגי גלים, עיצוב פטנטי משתמש בתצורת גרדיאנט רב-שכבתית: שכבה חיצונית של סיבי בזלת/שרף לא שעברו שינוי (שקוף לגלים) ושכבה פנימית של סיבי בזלת/שרף שעברו שינוי, שנוצרו באמצעות יציקה דחיסה אינטגרלית. מבנה זה מגן בו זמנית על האנטנה מפני פגיעה סביבתית וסופג עומס שיורי בתוך החלל.

מקרי יישום מעשיים
1. רדומים של תחנת בסיס 5G של ZTE: בתחילת 2026, ZTE הכריזה על שימוש ניסיוני ברדומים מרוכבים מסיבי בזלת בפריסת רשת 5G. תוצאות הבדיקה הראו כי בהשוואה לרדומים קונבנציונליים מסיבי זכוכית (FRP), טווח כיסוי האות גדל בכ-8%; יתר על כן, החומר לא הראה גירוי על פני השטח או פגיעה בתכונות הדיאלקטריות לאחר שישה חודשי חשיפה חיצונית.
2. "כבל סיב אופטי בזלת" של Hengtong Optic-Electric: בסוף שנת 2025, Hengtong Optic-Electric הוציאה כבל אופטי ADSS (תמיכה עצמית מלאה בדיאלקטרי) הכולל ליבה מחזקת של סיב בזלת, המיועד לקווי חשמל עיליים. בהשוואה לכבלים מחוזקים בארמיד קונבנציונליים, מוצר זה מציע הפחתת עלויות של כ-15% ועלייה של 10% בחוזק המתיחה; הוא כבר זכה במכרזים לפרויקטים של תקשורת רשת חשמל במספר מחוזות.
3. חללי סינון של טכנולוגיית DaFu: בשנת 2025, ייצרה חברת DaFu Technology אצווה קטנה של חללי סינון מרוכבים מסיבי בזלת לשימוש בתחנות בסיס 5G של יצרן ציוד ספציפי. משוב מלקוחות הצביע על הפחתה של 1.2 ק"ג במשקל הכולל של היחידה ועל ביצועי פיזור חום טובים מהצפוי (שהושגו על ידי שיפור המוליכות התרמית של הסיבים באמצעות הוספת חומרי מילוי).
שלושה מכשולים לאימוץ נרחב
1. יציבות התכונות הדיאלקטריות. שינויים בין אצווה לאצווה בחומרי גלם מבזלת מובילים לתנודות בקבוע הדיאלקטרי של הסיבים (בערך ±0.2). עבור רכיבי RF עם מפרטים מחמירים, הדבר מחייב סינון נוסף של חומרי גלם ובדיקה תוך כדי ייצור, ובכך מעלה את העלויות. 2. עלויות תהליך מטליזציה של פני השטח. ציפוי נחושת או ניקל ללא אלקטרוליטי על משטחי סיבים - המשמש לחללים מיגון אלקטרומגנטי - כרוך בעלויות עיבוד גבוהות, וההידבקות ארוכת הטווח בין הציפוי לשרף דורשת אימות נוסף.
3. מחזורי הסמכה ארוכים בתעשייה. ציוד תקשורת חייב לעבור בדיקות גישה לרשת שמבוצעות על ידי מפעילים; כל שינוי בחומרים מחייב הסמכה מחדש. תהליך זה יכול להימשך 6 עד 12 חודשים, דבר המעכב את האימוץ המהיר של טכנולוגיות חדשות.

במגזר ציוד התקשורת, סיבי בזלת עוברים מהפריפריה לליבה. מרדומים ועד לרכיבי חיזוק כבלים אופטיים, ומחללי מסננים ועד לטלאים סופגי גלים, הם הבטיחו לעצמם מעמד משמעותי בתשתיות תקשורת בתדר גבוה הודות ליתרונותיהם המשולבים של תכונות דיאלקטריות נמוכות, אופי קל משקל ועמידות בפני מזג אוויר.
שלושה מכשולים עיקריים נותרו: יציבות דיאלקטרית, עלויות מטליזציה ומחזורי הסמכה. עם זאת, עם הפריסה הנרחבת של 5G ותחילת מחקר מקדים ל-6G, הביקוש של תעשיית התקשורת לחומרים חדשים דחוף מתמיד. לסיב בזלת יש פוטנציאל להפוך לבחירת חומר מרכזית המאפשרת העברת אותות מהירה ויציבה יותר.
תחזית עתידית
ראשית, הסטנדרטיזציה של סיבי בזלת בעלי דיאלקטריות נמוכה. ככל שטכנולוגיות 5G ו-6G מתפתחות, הביקוש לסיבים בעלי קבוע דיאלקטרי נמוך מ-4.0 ומשיק הפסדים נמוך מ-0.005 עולה; פתרון בעיות עקביות בין אצווה לאצווה יסלול את הדרך ליישומים בקנה מידה גדול.
שנית, החלפת סיבי חיזוק קיימים בכבלים אופטיים. הביקוש השנתי של ארצי לכבלים אופטיים מגיע למאות מיליוני קילומטרים של סיבים; סיבי חיזוק BFRP (פולימר מחוזק בסיבים בזלת) מציעים יתרונות ברורים מבחינת עלות, משקל ועמידות בפני קורוזיה, ומציגים פוטנציאל עצום להחלפה בשוק.
שלישית, רכיבים מבניים משולבים של העברת גלים וספיגת גלים. שילוב הרדום והשכבה הפנימית של ספיגת גלים לחלק יצוק יחיד יכול להפחית את שלבי ההרכבה ולהוריד עלויות, מה שהופך אותו לאידיאלי לייצור המוני.