Bazalto pluoštas pradeda naują aukšto dažnio ryšio erą

Tankėjant 5G bazinėms stotims, daugėjant mobiliųjų telefonų antenų ir plečiantis šviesolaidinių kabelių tinklams, ryšių įrangos medžiagų reikalavimai keičiasi nuo „tinkamų“ iki „ekstremalių“: maži dielektriniai nuostoliai, didelis elektromagnetinis ekranavimas, lengvas svoris. Statybair atsparumą senėjimui.
Dėl tokių savybių kaip maža dielektrinė konstanta, natūrali izoliacija ir didelis atsparumas oro sąlygoms, Bazaltas Šviesolaidis randa savo vietą tokiuose pagrindiniuose komponentuose kaip bazinių stočių antenos, optinių kabelių stiprinimo elementai ir radarai. Užuot išstūmęs esamas medžiagas, jis siūlo puikų našumo ir ekonomiškumo balansą aukšto dažnio ir didelės spartos taikymams.

Bazinės stoties antenos ir radijo dažnių komponentai

Antenų radarams ir tvirtinimo kronšteinams reikalingos medžiagos su maža dielektrine konstanta ir mažu nuostolių tangentu, kad būtų sumažintas signalo slopinimas. Nors tradicinio stiklo pluošto dielektrinė konstanta yra maždaug 4,8, sudėties optimizuotas bazalto pluoštas gali sumažinti šią konstantą iki 4,0–4,2, o nuostolių tangentas sumažėja maždaug 20 %. 2025 m. „Comba Telecom (Guangzhou) Ltd.“ pateikė patentą „mažo dielektrinio stiprumo bazalto pluoštu armuotam kompoziciniam radarui“. Naudojant specifinius pluošto išdėstymo raštus ir tuščiavidurius mikrosferų užpildus, dielektrinė konstanta buvo sumažinta iki 3,8, o atsparumas smūgiams pranoko tradicinio stiklo pluošto atsparumą; medžiaga jau buvo išbandyta nedidelių partijų bazinių stočių diegimuose.
Antenų atšvaitams reikalingas didelis standumas ir matmenų stabilumas. Bazalto pluošto / poliuretano kompozito atšvaitas, sukurtas bendradarbiaujant Huayingo (Sičuanas) bendrovei ir „Huawei“, pasižymi vos trečdaliu mažesniu linijinio plėtimosi koeficientu nei aliuminio lydinys. Jis atsparus deformacijai dėl lauko temperatūros svyravimų ir yra 40 % lengvesnis.

Šviesolaidinio kabelio stiprumo nariai

Optinio kabelio stiprinimo elementas turi atlaikyti tempimo jėgas tiek montavimo, tiek eksploatavimo metu. Tradicinės medžiagos yra plieninė viela, kuri yra sunki ir linkusi į koroziją, ir aramidas, kuris yra brangus. Bazalto pluoštu armuotas plastikas (BFRP) stiprumo elementai tapo idealia alternatyva. 2025 m. „FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd.“ gavo patentą (CN1195123A) „bazalto pluošto optinio kabelio armatūros šerdiai ir jos gamybos metodui“. Naudojant pultruzijos procesą, šerdis pasiekia 1200 MPa tempiamąjį stiprumą ir tik ketvirtadalį plieninės vielos tankio; be to, jos šiluminio plėtimosi koeficientas atitinka optinio kabelio apvalkalo tankį, todėl išvengiama mikrolenkimo nuostolių, atsirandančių dėl temperatūros svyravimų. Šis produktas buvo panaudotas transokeaniniame optinio kabelio projekte, kur pakeitus plieninę vielą bendras kabelio svoris sumažėjo 35 %, o įrengimo efektyvumas padidėjo 20 %.
„Yangtze Optical Fibre and Cable“ (YOFC) taip pat tęsia bazalto pluoštu armuotų optinių kabelių kūrimą. 2026 m. pradžioje paskelbti eksperimentiniai duomenys rodo, kad anteniniai optiniai kabeliai, kuriuose naudojamos BFRP armatūros šerdys, atliekant terminio ciklavimo bandymus nuo -40 °C iki 70 °C temperatūroje, pasižymi mažesniu nei 0,05 dB/km papildomu slopinimu, pranokdami aramido pagrindu pagamintus sprendimus.

Elektroninės pakuotės ir filtrų ertmės

5G filtrams ir ertmėms reikalingos medžiagos, pasižyminčios dideliu elektriniu laidumu ir mažu signalo praradimu. Nors tradiciškai naudojami metalai, jiems keliami aukšti apdorojimo tikslumo reikalavimai, didelės sąnaudos ir didelis svoris. Metalizuoti bazalto pluošto kompozitai siūlo perspektyvią alternatyvą metalinėms ertmėms. 2025 m. „Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd.“ pateikė patentą „bazalto pluošto pagrindu pagamintai elektromagnetinio ekranavimo kompozicinei medžiagai ir jos pritaikymui filtruose“; procesas apima laidžiojo sluoksnio formavimą ant bazalto pluošto audinio paviršiaus beelektrodinio vario dengimo būdu, po to presuojant į filtro ertmę. Bandymai rodo, kad ertmės Q koeficientas 2,6 GHz dažnių juostoje yra panašus į aliuminio ertmių, o svoris sumažėja 50 %, o sąnaudos – maždaug 30 %.
Be to, vidinėms antenos atraminėms konstrukcijoms reikalingas didelis dielektrinis stiprumas. Yra patentų kompozitams, kuriuose bazalto pluoštas derinamas su politetrafluoretilenu (PTFE), siekiant sukurti mažo dielektrinio nuostolio tarpiklius, naudojamus izoliacijai ir atramai tarp antenų plokščių.

Bangų sugerties ir bangų perdavimo galimybių integravimas

Šiuolaikinei ryšių įrangai reikalingi komponentai, kurie perduoda bangas, kad signalas galėtų praeiti (pvz., radarai), ir sugeria bangas, kad slopintų nepageidaujamus signalus ar trukdžius (pvz., ertmėse). Modifikuojant paviršių, bazalto pluoštai gali būti sukurti taip, kad atliktų abi funkcijas vienu metu. 2025 m. Kinijos mokslų akademijos Šendženo pažangiųjų technologijų instituto (SIAT) paskelbtame tyrime parodytas nikelio-kobalto nanomasyvų augimas ant bazalto pluoštų paviršiaus. Ši modifikacija suteikė pluoštams vidutinę 15 dB mikrobangų sugerties charakteristiką 8–18 GHz dažnių diapazone, išsaugant jų mechaninį stiprumą ir mažas dielektrines savybes. Šie funkcionalizuoti pluoštai gali būti pagaminti į mikrobangų sugeriančius lopelius, skirtus naudoti ant bazinių stočių ertmių vidinių sienelių, efektyviai slopinant harmoninius trukdžius.
Kalbant apie integruotas bangas praleidžiančias ir bangas sugeriančias struktūras, patentuotame dizaine naudojama daugiasluoksnė gradientinė konfigūracija: išorinis nemodifikuoto bazalto pluošto/dervos (bangas praleidžiančios) sluoksnis ir vidinis modifikuoto bangas sugeriančio pluošto/dervos sluoksnis, suformuotas integruoto presavimo būdu. Ši struktūra vienu metu apsaugo anteną nuo aplinkos poveikio ir sugeria likusį triukšmą ertmėje.

Praktinio taikymo atvejai
1. ZTE 5G bazinės stoties radarai: 2026 m. pradžioje ZTE paskelbė apie bandomąjį bazalto pluošto kompozito radarų naudojimą diegiant 5G tinklą. Bandymų rezultatai parodė, kad, palyginti su įprastais stiklo pluošto (FRP) radarais, signalo aprėpties diapazonas padidėjo maždaug 8 %; be to, po šešių mėnesių lauko poveikio medžiaga neparodė paviršiaus kreidėjimo ar dielektrinių savybių pablogėjimo.
2. „Hengtong Optic-Electric“ „bazalto pluošto optinis kabelis“: 2025 m. pabaigoje „Hengtong Optic-Electric“ išleido ADSS (visiškai dielektrinį, savarankiškai palaikantį) optinį kabelį su bazalto pluoštu armatūra, skirtą oro linijoms. Palyginti su įprastais aramidu armuotais kabeliais, šis produktas siūlo maždaug 15 % mažesnę kainą ir 10 % didesnį tempiamąjį stiprumą; jis jau laimėjo elektros tinklo ryšio projektų konkursus keliose provincijose.
3. „DaFu Technology“ filtro ertmės: 2025 m. „DaFu Technology“ pagamino nedidelę bazalto pluošto kompozicinių filtro ertmių partiją, skirtą naudoti konkretaus įrangos gamintojo 5G bazinėse stotyse. Klientų atsiliepimai parodė, kad bendras įrenginio svoris sumažėjo 1,2 kg, o šilumos išsklaidymo našumas buvo geresnis nei tikėtasi (pasiektas padidinus pluošto šilumos laidumą pridedant užpildų).
Trys kliūtys plačiai paplitusiam įvaikinimui
1. Dielektrinių savybių stabilumas. Dėl bazalto žaliavų partijų skirtumų svyruoja pluošto dielektrinė konstanta (maždaug ±0,2). RF komponentams, kuriems keliami griežti reikalavimai, dėl to reikia atlikti papildomą žaliavų atranką ir patikrinimą gamybos linijoje, o tai padidina sąnaudas. 2. Paviršiaus metalizavimo proceso sąnaudos. Beelektrodinis vario arba nikelio padengimas ant pluošto paviršių, naudojamas elektromagnetinio ekranavimo ertmėms, yra brangus, o ilgalaikis dangos ir dervos sukibimas reikalauja tolesnio patvirtinimo.
3. Ilgi pramonės sertifikavimo ciklai. Telekomunikacijų įranga turi praeiti operatorių atliekamus tinklo prieigos bandymus; bet koks medžiagų pakeitimas reikalauja pakartotinio sertifikavimo. Šis procesas gali užtrukti nuo 6 iki 12 mėnesių, o tai trukdo sparčiai diegti naujas technologijas.

Telekomunikacijų įrangos sektoriuje bazalto pluoštas pereina iš periferijos į šerdį. Nuo radarų iki optinių kabelių stiprinimo elementų, nuo filtrų ertmių iki bangas sugeriančių plotų, jis užėmė svarbią vietą aukšto dažnio ryšio infrastruktūroje dėl savo mažų dielektrinių savybių, lengvumo ir atsparumo oro sąlygoms privalumų.
Išlieka trys pagrindinės kliūtys: dielektrinis stabilumas, metalizavimo išlaidos ir sertifikavimo ciklai. Tačiau sparčiai diegiant 5G ir pradėjus 6G ikiteisminius tyrimus, telekomunikacijų pramonės naujų medžiagų poreikis yra didesnis nei bet kada anksčiau. Bazalto pluoštas gali tapti pagrindine medžiaga, užtikrinančia greitesnį ir stabilesnį signalo perdavimą.
Ateities perspektyvos
Pirma, mažo dielektriškumo bazalto pluošto standartizavimas. Tobulėjant 5G ir 6G technologijoms, auga pluoštų, kurių dielektrinė konstanta yra mažesnė nei 4,0, o nuostolių tangentas mažesnis nei 0,005, paklausa; partijų nuoseklumo problemų sprendimas atvers kelią didelio masto taikymui.
Antra, esamų optinių kabelių tvirtinimo elementų keitimas. Mano šalies metinė optinių kabelių paklausa siekia šimtus milijonų šviesolaidžių kilometrų; BFRP (bazalto pluoštu armuoto polimero) tvirtinimo elementai pasižymi aiškiomis kainos, svorio ir atsparumo korozijai pranašumais, todėl turi didžiulį potencialą pakeisti juos rinkoje.
Trečia, integruoti bangas perduodantys ir sugeriantys konstrukciniai komponentai. Radomo ir vidinio bangas sugeriančio sluoksnio integravimas į vieną liejamą detalę gali sumažinti surinkimo etapus ir sąnaudas, todėl tai idealiai tinka masinei gamybai.