Bazalta šķiedra ievada jaunu augstfrekvences sakaru ēru

Tā kā 5G bāzes stacijas kļūst blīvākas, mobilo tālruņu antenu skaits pieaug, un optisko šķiedru kabeļu tīkli kļūst plašāki, sakaru iekārtu materiālu prasības mainās no vienkārši "atbilstošām" uz "ekstrēmām": zemi dielektriskie zudumi, augsta elektromagnētiskā ekranēšana, viegls svars. Būvniecībaun izturība pret novecošanos.
Pateicoties tādām īpašībām kā zema dielektriskā konstante, dabiskā izolācija un spēcīga izturība pret laikapstākļiem, Bazalts Šķiedra atrod savu vietu tādās galvenajās sastāvdaļās kā bāzes staciju antenas, optisko kabeļu stiprinājuma elementi un antenu apvadi. Tā nevis aizstāj esošos materiālus, bet gan piedāvā izcilu veiktspējas un izmaksu efektivitātes līdzsvaru augstfrekvences, ātrdarbīgām lietojumprogrammām.

Bāzes staciju antenas un RF komponenti

Antenu radomu un montāžas kronšteinu izgatavošanai ir nepieciešami materiāli ar zemu dielektrisko konstanti un zemu zudumu tangensu, lai samazinātu signāla vājināšanos. Lai gan tradicionālās stiklšķiedras dielektriskā konstante ir aptuveni 4,8, pēc sastāva optimizēta bazalta šķiedra to var samazināt līdz 4,0–4,2, ar aptuveni 20 % samazinātu zudumu tangensu. 2025. gadā Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. iesniedza patentu par "ar bazalta šķiedru pastiprinātu kompozītmateriāla radomu ar zemu dielektrisko vērtību". Izmantojot īpašus šķiedru izvietojuma rakstus un dobas mikrosfēras pildvielas, dielektriskā konstante tika samazināta līdz 3,8, savukārt triecienizturība pārsniedza tradicionālās stiklšķiedras triecienizturību; materiāls jau ir ticis pārbaudīts nelielās bāzes staciju partijās.
Antenu reflektoriem ir nepieciešama augsta stingrība un izmēru stabilitāte. Bazalta šķiedras/poliuretāna kompozītmateriāla reflektors, kas izstrādāts, sadarbojoties Huajingas (Sičuaņas) uzņēmumam un Huawei, lepojas ar lineārās izplešanās koeficientu, kas ir tikai viena trešdaļa no alumīnija sakausējuma koeficienta. Tas ir izturīgs pret deformāciju āra temperatūras svārstību laikā un piedāvā 40% svara samazinājumu.

Optisko šķiedru kabeļu stiprības locekļi

Optiskā kabeļa stiprības elementam jāiztur stiepes spēki gan uzstādīšanas, gan ekspluatācijas laikā. Tradicionālie materiāli ir tērauda stieple, kas ir smaga un pakļauta korozijai, un aramīds, kas ir dārgs. Bazalta šķiedru pastiprināta plastmasa (BFRP) izturības elementi ir parādījušies kā ideāla alternatīva. 2025. gadā FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. ieguva patentu (CN1195123A) "bazalta šķiedras optiskā kabeļa stiegrojuma serdei un tās ražošanas metodei". Izmantojot pultrūzijas procesu, serde sasniedz 1200 MPa stieples izturību un tikai vienu ceturtdaļu no tērauda stieples blīvuma; turklāt tās termiskās izplešanās koeficients atbilst optiskā kabeļa apvalka blīvumam, novēršot mikrolocīšanās zudumus, ko rada temperatūras svārstības. Šis produkts ir izmantots transokeāna optiskā kabeļa projektā, kur tērauda stieples nomaiņa samazināja kopējo kabeļa svaru par 35% un palielināja uzstādīšanas efektivitāti par 20%.
Jandzi optisko šķiedru un kabeļu (YOFC) uzņēmums arī veicina bazalta šķiedru armētu optisko kabeļu izstrādi. 2026. gada sākumā publicētie eksperimentālie dati liecina, ka antenu optiskie kabeļi, kuros izmantoti BFRP armatūras serdeņi, termiskās ciklēšanas testos no -40 °C līdz 70 °C uzrādīja papildu vājināšanos, kas bija mazāka par 0,05 dB/km, pārspējot aramīda bāzes risinājumus.

Elektroniskais iepakojums un filtru dobumi

5G filtriem un dobumiem ir nepieciešami materiāli ar augstu elektrovadītspēju un zemu signāla zudumu. Lai gan tradicionāli tiek izmantoti metāli, tiem ir augstas apstrādes precizitātes prasības, augstas izmaksas un ievērojams svars. Metalizēti bazalta šķiedru kompozītmateriāli piedāvā dzīvotspējīgu alternatīvu metāla dobumiem. 2025. gadā Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. iesniedza patentu par "bazalta šķiedru bāzes elektromagnētiski ekranējošu kompozītmateriālu un tā pielietojumu filtros"; process ietver vadoša slāņa veidošanu uz bazalta šķiedras auduma virsmas, izmantojot bezgalvanisku vara pārklāšanu, kam seko kompresijas formēšana filtra dobumā. Testi liecina, ka dobuma Q koeficients 2,6 GHz frekvenču joslā ir salīdzināms ar alumīnija dobumiem, savukārt svars ir samazināts par 50% un izmaksas par aptuveni 30%.
Turklāt iekšējām antenas atbalsta konstrukcijām ir nepieciešama augsta dielektriskā izturība. Ir patentēti kompozītmateriāli, kas apvieno bazalta šķiedru ar politetrafluoretilēnu (PTFE), lai izveidotu starplikas ar zemiem dielektriskiem zudumiem, ko izmanto izolācijai un atbalstam starp antenu platēm.

Viļņu absorbcijas un viļņu pārraides spēju integrācija

Mūsdienu sakaru iekārtām ir nepieciešami komponenti, kas gan pārraida viļņus, lai nodrošinātu signāla pāreju (piemēram, antenas uztvērēji), gan absorbē viļņus, lai nomāktu nevēlamus signālus vai traucējumus (piemēram, dobumos). Modificējot virsmu, bazalta šķiedras var tikt konstruētas tā, lai tās vienlaikus veiktu abas funkcijas. Pētījumā, ko 2025. gadā publicēja Ķīnas Zinātņu akadēmijas Šeņdžeņas Progresīvo tehnoloģiju institūts (SIAT), tika demonstrēta niķeļa-kobalta nanomasīvu augšana uz bazalta šķiedru virsmas. Šī modifikācija piešķīra šķiedrām vidējo mikroviļņu absorbcijas veiktspēju 15 dB 8–18 GHz frekvenču diapazonā, vienlaikus saglabājot to mehānisko izturību un zemās dielektriskās īpašības. Šīs funkcionalizētās šķiedras var izgatavot mikroviļņus absorbējošos plāksteros, ko uzklāt uz bāzes staciju dobumu iekšējām sienām, efektīvi apslāpējot harmoniskos traucējumus.
Attiecībā uz integrētām viļņus caurspīdīgām un viļņus absorbējošām struktūrām patentētā dizainā tiek izmantota daudzslāņu gradienta konfigurācija: ārējais slānis no nemodificētas bazalta šķiedras/sveķiem (viļņus caurspīdīgi) un iekšējais slānis no modificētas viļņus absorbējošas šķiedras/sveķiem, kas veidoti, izmantojot integrētu kompresijas formēšanu. Šī struktūra vienlaikus aizsargā antenu no vides degradācijas un absorbē atlikušo traucējumu dobumā.

Praktiskā pielietojuma gadījumi
1. ZTE 5G bāzes stacijas avoti: 2026. gada sākumā ZTE paziņoja par bazalta šķiedras kompozītmateriāla avotu izmēģinājuma izmantošanu 5G tīkla izvēršanā. Testa rezultāti liecināja, ka, salīdzinot ar parastajiem stiklšķiedras (FRP) avotiem, signāla pārklājuma diapazons palielinājās par aptuveni 8 %; turklāt materiālam pēc sešu mēnešu ilgas āra iedarbības nebija virsmas krītošanās vai dielektrisko īpašību pasliktināšanās.
2. Hengtong Optic-Electric "bazalta šķiedras optiskais kabelis": 2025. gada beigās Hengtong Optic-Electric izlaida ADSS (pilnībā dielektrisku pašbalstošu) optisko kabeli ar bazalta šķiedras stiegrojuma serdi, kas paredzēts gaisvadu elektrolīnijām. Salīdzinot ar parastajiem aramīda stiegrojuma kabeļiem, šis produkts piedāvā izmaksu samazinājumu par aptuveni 15 % un stiepes izturības pieaugumu par 10 %; tas jau ir uzvarējis elektrotīkla komunikāciju projektu konkursos vairākās provincēs.
3. DaFu Technology filtra dobumi: 2025. gadā DaFu Technology saražoja nelielu bazalta šķiedras kompozītmateriāla filtra dobumu partiju izmantošanai konkrēta iekārtu ražotāja 5G bāzes stacijās. Klientu atsauksmes liecināja par 1,2 kg kopējā svara samazinājumu un labāku nekā gaidīts siltuma izkliedes veiktspēju (panākta, uzlabojot šķiedras siltumvadītspēju, pievienojot pildvielas).
Trīs šķēršļi plašai ieviešanai
1. Dielektrisko īpašību stabilitāte. Bazalta izejvielu partiju atšķirības rada šķiedru dielektriskās konstantes svārstības (aptuveni ±0,2). RF komponentiem ar stingrām specifikācijām tas prasa papildu izejvielu pārbaudi un pārbaudi ražošanas līnijā, tādējādi palielinot izmaksas. 2. Virsmas metalizācijas procesa izmaksas. Bezgalvaniska vara vai niķeļa pārklāšana uz šķiedru virsmām, ko izmanto elektromagnētiskās ekranēšanas dobumiem, rada augstas apstrādes izmaksas, un pārklājuma un sveķu ilgtermiņa saķere prasa papildu validāciju.
3. Ilgi nozares sertifikācijas cikli. Telekomunikāciju iekārtām ir jāiztur operatoru veikti tīkla piekļuves testi; jebkādas materiālu izmaiņas prasa atkārtotu sertifikāciju. Šis process var ilgt no 6 līdz 12 mēnešiem, kavējot jaunu tehnoloģiju ātru ieviešanu.

Telekomunikāciju iekārtu nozarē bazalta šķiedra pāriet no perifērijas uz kodolu. No radomiem līdz optisko kabeļu stiprinājuma elementiem un no filtru dobumiem līdz viļņus absorbējošiem laukumiem tā ir nodrošinājusi ievērojamu pozīciju augstfrekvences sakaru infrastruktūrā, pateicoties tās apvienotajām priekšrocībām, ko sniedz zemas dielektriskās īpašības, viegls svars un izturība pret laikapstākļiem.
Joprojām pastāv trīs galvenie šķēršļi: dielektriskā stabilitāte, metalizācijas izmaksas un sertifikācijas cikli. Tomēr, ņemot vērā 5G plašu ieviešanu un 6G pirmsizpētes uzsākšanu, telekomunikāciju nozares pieprasījums pēc jauniem materiāliem ir lielāks nekā jebkad agrāk. Bazalta šķiedrai ir potenciāls kļūt par galveno materiāla izvēli, lai nodrošinātu ātrāku un stabilāku signāla pārraidi.
Nākotnes perspektīvas
Pirmkārt, zemas dielektriskās bazalta šķiedras standartizācija. Attīstoties 5G un 6G tehnoloģijām, pieaug pieprasījums pēc šķiedrām ar dielektrisko konstanti zem 4,0 un zudumu tangensu zem 0,005; partiju konsekvences problēmu risināšana pavērs ceļu plaša mēroga pielietojumam.
Otrkārt, esošo optisko kabeļu stiprinājuma elementu nomaiņa. Manas valsts ikgadējais pieprasījums pēc optiskajiem kabeļiem sasniedz simtiem miljonu šķiedru kilometru; BFRP (bazalta šķiedru pastiprināta polimēra) stiprinājuma elementi piedāvā skaidras priekšrocības izmaksu, svara un korozijas izturības ziņā, radot milzīgu potenciālu aizvietošanai tirgū.
Treškārt, integrēti viļņus pārraidoši un absorbējoši konstrukcijas komponenti. Radoma un iekšējā viļņus absorbējošā slāņa integrēšana vienā formētā detaļā var samazināt montāžas soļus un izmaksas, padarot to ideāli piemērotu masveida ražošanai.