बॅसाल्ट फायबर उच्च-फ्रिक्वेन्सी संप्रेषणाच्या एका नवीन युगाची सुरुवात करते

जसजसे ५जी बेस स्टेशन्सची घनता वाढत आहे, मोबाईल फोन अँटेनांची संख्या वाढत आहे आणि फायबर ऑप्टिक केबल नेटवर्क्स अधिक व्यापक होत आहेत, तसतसे दळणवळण उपकरणांसाठीच्या सामग्रीच्या गरजा केवळ 'पुरेशा' पासून 'अत्यंत' कडे सरकत आहेत: कमी डायलेक्ट्रिक लॉस, उच्च इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शिल्डिंग, हलके वजन. बांधकामआणि वृद्धत्वाला प्रतिकार.
कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरांक, नैसर्गिक इन्सुलेशन आणि मजबूत हवामान प्रतिरोध यांसारख्या गुणधर्मांमुळे, बेसॉल्ट बेस स्टेशन अँटेना, ऑप्टिकल केबल स्ट्रेंथ मेंबर्स आणि रेडोम्स यांसारख्या मुख्य घटकांमध्ये फायबरला स्थान मिळत आहे. सध्याच्या सामग्रीची जागा घेण्याऐवजी, ते उच्च-फ्रिक्वेन्सी, उच्च-गतीच्या अनुप्रयोगांसाठी कार्यक्षमता आणि किफायतशीरपणा यांचा उत्तम समतोल साधते.

बेस स्टेशन अँटेना आणि आरएफ घटक

सिग्नल क्षीणता कमी करण्यासाठी अँटेना रेडोम आणि माउंटिंग ब्रॅकेट्सना कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरांक आणि कमी लॉस टँजंट असलेल्या सामग्रीची आवश्यकता असते. पारंपारिक फायबरग्लासचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक अंदाजे ४.८ असतो, तर रचना-अनुकूलित बॅसाल्ट फायबर हा स्थिरांक ४.०–४.२ पर्यंत कमी करू शकतो, ज्यामुळे लॉस टँजंटमध्ये अंदाजे २०% घट होते. २०२५ मध्ये, कॉम्बा टेलिकॉम (ग्वांगझो) लिमिटेडने "कमी-डायलेक्ट्रिक बॅसाल्ट फायबर-प्रबलित संमिश्र रेडोम" साठी पेटंट दाखल केले. विशिष्ट फायबर लेअप पॅटर्न आणि पोकळ मायक्रोस्फिअर फिलर्सचा वापर करून, डायलेक्ट्रिक स्थिरांक ३.८ पर्यंत कमी करण्यात आला, तर त्याची आघात प्रतिरोधकता पारंपारिक फायबरग्लासपेक्षा जास्त होती; या सामग्रीची लहान-बॅच बेस स्टेशन उपयोजनांमध्ये प्रायोगिक चाचणी आधीच झाली आहे.
अँटेना रिफ्लेक्टर्सना उच्च दृढता आणि आकारमान स्थिरतेची आवश्यकता असते. सिचुआनच्या हुआयिंग येथील एका कंपनीने आणि हुवावेने भागीदारीतून विकसित केलेल्या बॅसाल्ट फायबर/पॉलीयुरेथेन कंपोझिट रिफ्लेक्टरचा रेषीय प्रसरण गुणांक ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या तुलनेत केवळ एक-तृतीयांश आहे. बाहेरील तापमानातील चढ-उतारांमध्येही तो विरूपणाला प्रतिकार करतो आणि वजनात ४०% घट देतो.

फायबर ऑप्टिक केबल सामर्थ्य सदस्य

ऑप्टिकल केबलमधील मजबुती देणाऱ्या घटकाला, स्थापनेदरम्यान आणि वापरादरम्यान, ताण सहन करावा लागतो. पारंपारिक सामग्रीमध्ये स्टील वायर—जी जड असते आणि गंजण्याची शक्यता असते—आणि अ‍ॅरामिड, जे महाग असते, यांचा समावेश होतो. बेसॉल्ट फायबर-प्रबलित प्लास्टिक (BFRP) मजबुती देणारे घटक एक आदर्श पर्याय म्हणून उदयास आले आहेत. २०२५ मध्ये, फायबरहोम टेलिकम्युनिकेशन टेक्नॉलॉजीज कंपनी लिमिटेडने "बेसाल्ट फायबर ऑप्टिकल केबल मजबुतीकरण कोर आणि त्याच्या उत्पादन पद्धती"साठी पेटंट (CN1195123A) मिळवले. पल्ट्रूजन प्रक्रियेचा वापर करून, हा कोर १२०० MPa ची तन्यता शक्ती आणि स्टील वायरच्या केवळ एक-चतुर्थांश घनता प्राप्त करतो; शिवाय, त्याचा औष्णिक प्रसरणांक ऑप्टिकल केबलच्या आवरणाशी जुळतो, ज्यामुळे तापमानातील चढउतारामुळे होणारे सूक्ष्म-वाकण्याचे नुकसान टाळले जाते. हे उत्पादन एका आंतरमहासागरीय ऑप्टिकल केबल प्रकल्पात वापरले गेले आहे, जिथे स्टील वायरच्या जागी वापरल्यामुळे केबलचे एकूण वजन ३५% ने कमी झाले आणि स्थापनेची कार्यक्षमता २०% ने वाढली.
यांगत्झे ऑप्टिकल फायबर अँड केबल (YOFC) बॅसाल्ट फायबर-प्रबलित ऑप्टिकल केबल्सच्या विकासालाही गती देत ​​आहे. २०२६ च्या सुरुवातीला प्रसिद्ध झालेल्या प्रायोगिक माहितीनुसार, बीएफआरपी (BFRP) प्रबलन कोर वापरणाऱ्या एरियल ऑप्टिकल केबल्सनी -४०°C ते ७०°C पर्यंतच्या थर्मल सायकलिंग चाचण्यांदरम्यान ०.०५ डीबी/किमी पेक्षा कमी अतिरिक्त क्षीणन दर्शवले, आणि अरामिड-आधारित उपायांपेक्षा सरस कामगिरी केली.

इलेक्ट्रॉनिक पॅकेजिंग आणि फिल्टर कॅव्हिटीज

5G फिल्टर्स आणि कॅव्हिटीजसाठी उच्च विद्युत वाहकता आणि कमी सिग्नल हानी असलेल्या सामग्रीची आवश्यकता असते. पारंपारिकपणे धातू वापरले जात असले तरी, त्यांच्यासाठी उच्च प्रक्रिया अचूकतेची आवश्यकता, जास्त खर्च आणि लक्षणीय वजन लागते. मेटॅलाइज्ड बॅसाल्ट फायबर कंपोझिट्स हे धातूच्या कॅव्हिटीजसाठी एक व्यवहार्य पर्याय देतात. २०२५ मध्ये, वुहान फिंगू इलेक्ट्रॉनिक टेक्नॉलॉजी कंपनी लिमिटेडने "बॅसाल्ट फायबर-आधारित इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शिल्डिंग कंपोझिट मटेरियल आणि फिल्टर्समधील त्याचा वापर" यासाठी पेटंट दाखल केले; या प्रक्रियेमध्ये इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंगद्वारे बॅसाल्ट फायबर फॅब्रिकच्या पृष्ठभागावर एक प्रवाहकीय थर तयार करणे आणि त्यानंतर कॉम्प्रेशन मोल्डिंगद्वारे फिल्टर कॅव्हिटी बनवणे समाविष्ट आहे. चाचण्यांमधून असे दिसून आले आहे की २.६ GHz फ्रिक्वेन्सी बँडमधील कॅव्हिटीचा Q-फॅक्टर ॲल्युमिनियम कॅव्हिटीजच्या तुलनेत आहे, तर वजन ५०% आणि खर्च अंदाजे ३०% ने कमी झाला आहे.
याव्यतिरिक्त, अँटेनाच्या अंतर्गत आधार संरचनांना उच्च डायलेक्ट्रिक सामर्थ्याची आवश्यकता असते. अँटेना बोर्डांमध्ये विलगीकरण आणि आधारासाठी वापरले जाणारे, कमी डायलेक्ट्रिक-हानी असलेले स्पेसर तयार करण्यासाठी, बॅसाल्ट फायबर आणि पॉलीटेट्राफ्लुरोएथिलीन (PTFE) यांचे मिश्रण असलेल्या कंपोझिट्ससाठी पेटंट अस्तित्वात आहेत.

तरंग-शोषक आणि तरंग-प्रसारक क्षमतांचे एकत्रीकरण

आधुनिक दळणवळण उपकरणांना अशा घटकांची आवश्यकता असते जे सिग्नल जाण्यासाठी तरंग-प्रसारक (जसे की रॅडोम्स) आणि अवांछित सिग्नल किंवा अडथळा दाबण्यासाठी तरंग-शोषक (जसे की कॅव्हिटीजमध्ये) दोन्ही कार्ये करतात. पृष्ठभागातील बदलाद्वारे, बॅसाल्ट फायबर्सना एकाच वेळी दोन्ही कार्ये करण्यासाठी तयार केले जाऊ शकते. चायनीज ॲकॅडमी ऑफ सायन्सेसच्या शेन्झेन इन्स्टिट्यूट ऑफ ॲडव्हान्स्ड टेक्नॉलॉजी (SIAT) ने २०२५ मध्ये प्रकाशित केलेल्या संशोधनात, बॅसाल्ट फायबर्सच्या पृष्ठभागावर निकेल-कोबाल्ट नॅनो-ॲरेची वाढ दर्शविली आहे. या बदलामुळे फायबर्सना ८-१८ GHz फ्रिक्वेन्सी रेंजमध्ये १५ dB ची सरासरी मायक्रोवेव्ह शोषण क्षमता प्राप्त झाली, तसेच त्यांची यांत्रिक शक्ती आणि कमी-डायलेक्ट्रिक गुणधर्म टिकून राहिले. या कार्यान्वित फायबर्सपासून मायक्रोवेव्ह-शोषक पॅचेस तयार केले जाऊ शकतात, जे बेस स्टेशन कॅव्हिटीजच्या आतील भिंतींवर वापरले जातात आणि हार्मोनिक हस्तक्षेप प्रभावीपणे दाबतात.
एकात्मिक तरंग-पारदर्शक आणि तरंग-शोषक संरचनांच्या बाबतीत, एका पेटंट केलेल्या डिझाइनमध्ये बहु-स्तरीय ग्रेडियंट संरचनेचा वापर केला जातो: यात अपरिवर्तित बॅसाल्ट फायबर/रेझिनचा (तरंग-पारदर्शक) बाह्य थर आणि एकात्मिक कॉम्प्रेशन मोल्डिंगद्वारे तयार केलेला, सुधारित तरंग-शोषक फायबर/रेझिनचा आंतरिक थर असतो. ही संरचना एकाच वेळी अँटेनाचे पर्यावरणीय ऱ्हासापासून संरक्षण करते आणि कॅव्हिटीमधील अवशिष्ट अडथळा शोषून घेते.

व्यावहारिक उपयोजन प्रकरणे
१. झेडटीई ५जी बेस स्टेशन रॅडोम्स: २०२६ च्या सुरुवातीला, झेडटीईने ५जी नेटवर्कच्या उभारणीमध्ये बॅसाल्ट फायबर कंपोझिट रॅडोम्सच्या चाचणी वापराची घोषणा केली. चाचणीच्या निकालांनुसार, पारंपरिक फायबरग्लास (एफआरपी) रॅडोम्सच्या तुलनेत सिग्नल कव्हरेज रेंजमध्ये अंदाजे ८% वाढ झाली; इतकेच नव्हे तर, सहा महिने घराबाहेर ठेवल्यानंतरही या मटेरियलच्या पृष्ठभागावर पांढरा थर जमा होणे किंवा त्याच्या डायलेक्ट्रिक गुणधर्मांमध्ये कोणताही ऱ्हास दिसून आला नाही.
२. हेंगटोंग ऑप्टिक-इलेक्ट्रिक "बेसाल्ट फायबर ऑप्टिकल केबल": २०२५ च्या अखेरीस, हेंगटोंग ऑप्टिक-इलेक्ट्रिकने ओव्हरहेड पॉवर लाईन्ससाठी डिझाइन केलेली, बेसाल्ट फायबरचा मजबुतीकरण गाभा असलेली एक ADSS (ऑल-डायलेक्ट्रिक सेल्फ-सपोर्टिंग) ऑप्टिकल केबल सादर केली. पारंपरिक अरामिड-मजबूत केबल्सच्या तुलनेत, हे उत्पादन खर्चात सुमारे १५% कपात आणि ताणशक्तीमध्ये १०% वाढ देते; या उत्पादनाने अनेक प्रांतांमधील पॉवर ग्रिड कम्युनिकेशन प्रकल्पांसाठीची निविदा आधीच जिंकली आहे.
३. डाफू टेक्नॉलॉजी फिल्टर कॅव्हिटीज: २०२५ मध्ये, डाफू टेक्नॉलॉजीने एका विशिष्ट उपकरण निर्मात्याच्या ५जी बेस स्टेशनमध्ये वापरण्यासाठी बॅसाल्ट फायबर कंपोझिट फिल्टर कॅव्हिटीजची एक छोटी बॅच तयार केली. ग्राहकांच्या अभिप्रायानुसार युनिटच्या एकूण वजनात १.२ किलोची घट झाली आणि अपेक्षेपेक्षा उत्तम उष्णता वहन क्षमता दिसून आली (जी फिलर्सच्या समावेशाने फायबरची औष्णिक वाहकता वाढवून साध्य केली गेली).
व्यापक स्वीकृतीमधील तीन अडथळे
१. डायलेक्ट्रिक गुणधर्मांची स्थिरता. बॅसाल्ट कच्च्या मालातील बॅच-टू-बॅच फरकांमुळे फायबरच्या डायलेक्ट्रिक स्थिरांकात (अंदाजे ±०.२) चढ-उतार होतात. कठोर वैशिष्ट्ये असलेल्या आरएफ घटकांसाठी, यामुळे अतिरिक्त कच्च्या मालाची तपासणी आणि इन-लाइन तपासणी आवश्यक होते, ज्यामुळे खर्च वाढतो. २. पृष्ठभाग धातूकरण प्रक्रियेचा खर्च. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शिल्डिंग कॅव्हिटीजसाठी वापरल्या जाणाऱ्या फायबरच्या पृष्ठभागावर इलेक्ट्रोलेस तांबे किंवा निकेल प्लेटिंग करण्यासाठी जास्त प्रक्रिया खर्च येतो, आणि कोटिंग व रेझिनमधील दीर्घकालीन आसंजनासाठी पुढील प्रमाणीकरणाची आवश्यकता असते.
३. दीर्घ औद्योगिक प्रमाणीकरण प्रक्रिया. दूरसंचार उपकरणांना ऑपरेटरद्वारे आयोजित नेटवर्क ॲक्सेस चाचण्या उत्तीर्ण कराव्या लागतात; सामग्रीमध्ये कोणताही बदल झाल्यास पुन:प्रमाणीकरण आवश्यक ठरते. या प्रक्रियेला ६ ते १२ महिने लागू शकतात, ज्यामुळे नवीन तंत्रज्ञानाचा जलद अवलंब होण्यास अडथळा येतो.

दूरसंचार उपकरण क्षेत्रात, बॅसाल्ट फायबर परिघावरून गाभ्याकडे सरकत आहे. रॅडोम्सपासून ऑप्टिकल केबल स्ट्रेंथ मेंबर्सपर्यंत, आणि फिल्टर कॅव्हिटीजपासून वेव्ह-अॅबसॉर्बिंग पॅचेसपर्यंत, कमी डायलेक्ट्रिक गुणधर्म, हलके वजन आणि हवामान प्रतिरोधकता या एकत्रित फायद्यांमुळे त्याने उच्च-फ्रिक्वेन्सी कम्युनिकेशन इन्फ्रास्ट्रक्चरमध्ये एक महत्त्वपूर्ण स्थान मिळवले आहे.
तीन प्रमुख अडथळे अजूनही आहेत: डायलेक्ट्रिक स्थिरता, मेटलायझेशनचा खर्च आणि प्रमाणीकरण चक्र. तथापि, 5G च्या व्यापक विस्तारामुळे आणि 6G पूर्व-संशोधनाच्या प्रारंभाने, दूरसंचार उद्योगाची नवीन सामग्रीची मागणी पूर्वीपेक्षा अधिक तातडीची झाली आहे. वेगवान आणि अधिक स्थिर सिग्नल प्रसारणासाठी बॅसाल्ट फायबर हा एक प्रमुख सामग्रीचा पर्याय बनण्याची क्षमता आहे.
भविष्यातील दृष्टिकोन
सर्वप्रथम, कमी-डायलेक्ट्रिक बॅसाल्ट फायबरचे मानकीकरण. जसे जसे 5G आणि 6G तंत्रज्ञान विकसित होत आहे, तशी 4.0 पेक्षा कमी डायलेक्ट्रिक कॉन्स्टंट आणि 0.005 पेक्षा कमी लॉस टँजंट असलेल्या फायबरची मागणी वाढत आहे; बॅच-टू-बॅच सुसंगततेच्या समस्या सोडवल्याने मोठ्या प्रमाणावरील वापराचा मार्ग मोकळा होईल.
दुसरे म्हणजे, सध्याच्या ऑप्टिकल केबल स्ट्रेंथ मेंबर्सची जागा घेणे. माझ्या देशाची ऑप्टिकल केबल्सची वार्षिक मागणी कोट्यवधी फायबर-किलोमीटर आहे; बीएफआरपी (बेसाल्ट फायबर रीइन्फोर्स्ड पॉलिमर) स्ट्रेंथ मेंबर्स खर्च, वजन आणि गंज-प्रतिरोधकतेच्या बाबतीत स्पष्ट फायदे देतात, ज्यामुळे बाजारात पर्याय म्हणून येण्याची प्रचंड क्षमता निर्माण होते.
तिसरे, एकात्मिक तरंग-प्रसारक आणि तरंग-शोषक संरचनात्मक घटक. रेडोम आणि अंतर्गत तरंग-शोषक थर एकाच मोल्डेड भागामध्ये एकत्रित केल्याने जोडणीचे टप्पे कमी होऊ शकतात आणि खर्च कमी होतो, ज्यामुळे ते मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनासाठी आदर्श ठरते.