Serat Basalt Menyambut Era Baharu Komunikasi Frekuensi Tinggi

Apabila stesen pangkalan 5G menjadi lebih padat, antena telefon bimbit lebih banyak, dan rangkaian kabel gentian optik lebih luas, keperluan bahan untuk peralatan komunikasi beralih daripada sekadar "memadai" kepada "melampau": kehilangan dielektrik yang rendah, perisai elektromagnet yang tinggi, ringan Pembinaan, dan rintangan penuaan.
Disebabkan oleh sifat-sifat seperti pemalar dielektrik yang rendah, penebat semula jadi dan rintangan cuaca yang kuat, Basalt Serat optik menemui tempatnya dalam komponen teras seperti antena stesen pangkalan, anggota kekuatan kabel optik dan radom. Daripada menggantikan bahan sedia ada, ia menawarkan keseimbangan prestasi dan keberkesanan kos yang unggul untuk aplikasi frekuensi tinggi dan berkelajuan tinggi.

Antena Stesen Pangkalan dan Komponen RF

Radom antena dan pendakap pelekap memerlukan bahan dengan pemalar dielektrik rendah dan tangen kehilangan rendah untuk meminimumkan pelemahan isyarat. Walaupun gentian kaca tradisional mempunyai pemalar dielektrik kira-kira 4.8, gentian basalt yang dioptimumkan komposisi boleh mengurangkannya kepada 4.0–4.2, dengan pengurangan kira-kira 20% dalam tangen kehilangan. Pada tahun 2025, Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. memfailkan paten untuk "radom komposit bertetulang gentian basalt dielektrik rendah." Dengan menggunakan corak susun atur gentian tertentu dan pengisi mikrosfera berongga, pemalar dielektrik telah diturunkan kepada 3.8 manakala rintangan hentaman mengatasi gentian kaca tradisional; bahan tersebut telah menjalani ujian rintis dalam penggunaan stesen pangkalan kelompok kecil.
Pemantul antena memerlukan ketegaran dan kestabilan dimensi yang tinggi. Pemantul komposit gentian basalt/poliuretana, yang dibangunkan melalui perkongsian antara sebuah syarikat di Huaying, Sichuan dan Huawei, mempunyai pekali pengembangan linear hanya satu pertiga daripada aloi aluminium. Ia tahan ubah bentuk di tengah-tengah turun naik suhu luar dan menawarkan pengurangan berat sebanyak 40%.

Ahli Kekuatan Kabel Gentian Optik

Anggota kekuatan dalam kabel optik mesti menahan daya tegangan semasa pemasangan dan operasi. Bahan tradisional termasuk dawai keluli—yang berat dan mudah terhakis—dan aramid, yang mahal. Plastik bertetulang gentian basalt (BFRP) telah muncul sebagai alternatif yang ideal. Pada tahun 2025, FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. memperoleh paten (CN1195123A) untuk "teras tetulang kabel gentian optik basalt dan kaedah pembuatannya." Dengan menggunakan proses pultrusi, teras tersebut mencapai kekuatan tegangan 1200 MPa dan ketumpatan hanya satu perempat daripada dawai keluli; tambahan pula, pekali pengembangan habanya sepadan dengan sarung kabel optik, mencegah kehilangan mikro-lenturan yang disebabkan oleh turun naik suhu. Produk ini telah digunakan dalam projek kabel optik transoceanik, di mana penggantian dawai keluli mengurangkan jumlah berat kabel sebanyak 35% dan meningkatkan kecekapan pemasangan sebanyak 20%.
Gentian Optik dan Kabel Yangtze (YOFC) juga sedang memajukan pembangunan kabel optik bertetulang gentian basalt. Data eksperimen yang dikeluarkan pada awal tahun 2026 menunjukkan bahawa kabel optik udara yang menggunakan teras tetulang BFRP mempamerkan pelemahan tambahan kurang daripada 0.05 dB/km semasa ujian kitaran haba antara -40°C hingga 70°C, mengatasi penyelesaian berasaskan aramid.

Pembungkusan Elektronik dan Rongga Penapis

Penapis dan rongga 5G memerlukan bahan dengan kekonduksian elektrik yang tinggi dan kehilangan isyarat yang rendah. Walaupun logam digunakan secara tradisional, ia memerlukan keperluan ketepatan pemprosesan yang tinggi, kos yang tinggi dan berat yang ketara. Komposit gentian basalt berlogam menawarkan alternatif yang berdaya maju kepada rongga logam. Pada tahun 2025, Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. memfailkan paten untuk "bahan komposit perisai elektromagnet berasaskan gentian basalt dan aplikasinya dalam penapis"; proses ini melibatkan pembentukan lapisan konduktif pada permukaan fabrik gentian basalt melalui penyaduran kuprum tanpa elektro, diikuti dengan pengacuan mampatan ke dalam rongga penapis. Ujian menunjukkan bahawa faktor Q rongga dalam jalur frekuensi 2.6 GHz adalah setanding dengan rongga aluminium, manakala berat dikurangkan sebanyak 50% dan kosnya kira-kira 30%.
Selain itu, struktur sokongan antena dalaman memerlukan kekuatan dielektrik yang tinggi. Paten wujud untuk komposit yang menggabungkan gentian basalt dengan politetrafluoroetilena (PTFE) untuk menghasilkan spacer kehilangan dielektrik rendah yang digunakan untuk pengasingan dan sokongan antara papan antena.

Integrasi Keupayaan Penyerap Gelombang dan Pemancar Gelombang

Peralatan komunikasi moden memerlukan komponen yang memancarkan gelombang untuk membolehkan laluan isyarat (seperti radom) dan menyerap gelombang untuk menyekat isyarat atau kekacauan yang tidak diingini (seperti dalam rongga). Melalui pengubahsuaian permukaan, gentian basalt boleh direkayasa untuk melaksanakan kedua-dua fungsi secara serentak. Penyelidikan yang diterbitkan pada tahun 2025 oleh Institut Teknologi Termaju Shenzhen (SIAT), Akademi Sains China, menunjukkan pertumbuhan nano-tatasusunan nikel-kobalt pada permukaan gentian basalt. Pengubahsuaian ini memberikan gentian tersebut prestasi penyerapan gelombang mikro purata sebanyak 15 dB dalam julat frekuensi 8–18 GHz, sambil mengekalkan kekuatan mekanikal dan sifat dielektrik rendahnya. Gentian berfungsi ini boleh dibuat menjadi tampalan penyerap gelombang mikro untuk aplikasi pada dinding dalam rongga stesen pangkalan, dengan berkesan menyekat gangguan harmonik.
Berkenaan struktur bersepadu telus gelombang dan penyerap gelombang, reka bentuk yang dipatenkan menggunakan konfigurasi kecerunan berbilang lapisan: lapisan luar gentian/resin basalt yang tidak diubah suai (telus gelombang) dan lapisan dalam gentian/resin penyerap gelombang yang diubah suai, yang dibentuk melalui pengacuan mampatan bersepadu. Struktur ini secara serentak melindungi antena daripada degradasi persekitaran dan menyerap kekusutan sisa di dalam rongga.

Kes Aplikasi Praktikal
1. Radom Stesen Pangkalan ZTE 5G: Pada awal tahun 2026, ZTE mengumumkan penggunaan percubaan radom komposit gentian basalt dalam penggunaan rangkaian 5G. Keputusan ujian menunjukkan bahawa, berbanding radom gentian kaca konvensional (FRP), julat liputan isyarat meningkat kira-kira 8%; tambahan pula, bahan tersebut tidak menunjukkan sebarang kesan kapur permukaan atau degradasi dalam sifat dielektrik selepas enam bulan pendedahan luar.
2. Kabel Optik Gentian Basalt Hengtong Optic-Electric: Pada akhir tahun 2025, Hengtong Optic-Electric mengeluarkan kabel optik ADSS (Semua-Dielektrik Sokongan Kendiri) yang menampilkan teras pengukuh gentian basalt, yang direka untuk talian kuasa atas. Berbanding dengan kabel bertetulang aramid konvensional, produk ini menawarkan pengurangan kos kira-kira 15% dan peningkatan kekuatan tegangan sebanyak 10%; ia telah pun memenangi bidaan untuk projek komunikasi grid kuasa di pelbagai wilayah.
3. Rongga Penapis Teknologi DaFu: Pada tahun 2025, Teknologi DaFu menghasilkan sekumpulan kecil rongga penapis komposit gentian basalt untuk digunakan di stesen pangkalan 5G pengeluar peralatan tertentu. Maklum balas pelanggan menunjukkan pengurangan 1.2 kg dalam jumlah berat unit dan prestasi pelesapan haba yang lebih baik daripada jangkaan (dicapai dengan meningkatkan kekonduksian terma gentian melalui penambahan pengisi).
Tiga Halangan untuk Pengambilan Anak Angkat Meluas
1. Kestabilan sifat dielektrik. Variasi kelompok demi kelompok dalam bahan mentah basalt menyebabkan turun naik dalam pemalar dielektrik gentian (kira-kira ±0.2). Bagi komponen RF dengan spesifikasi yang ketat, ini memerlukan pemeriksaan bahan mentah tambahan dan pemeriksaan sebaris, sekali gus meningkatkan kos. 2. Kos proses pemetaan permukaan. Penyaduran kuprum atau nikel tanpa elektro pada permukaan gentian—digunakan untuk rongga pelindung elektromagnet—menanggung kos pemprosesan yang tinggi, dan lekatan jangka panjang antara salutan dan resin memerlukan pengesahan selanjutnya.
3. Kitaran pensijilan industri yang panjang. Peralatan telekomunikasi mesti lulus ujian akses rangkaian yang dijalankan oleh pengendali; sebarang perubahan dalam bahan memerlukan pensijilan semula. Proses ini boleh mengambil masa 6 hingga 12 bulan, menghalang penerimaan teknologi baharu yang pesat.

Dalam sektor peralatan telekomunikasi, gentian basalt sedang beralih dari pinggir ke teras. Daripada radom kepada anggota kekuatan kabel optik, dan daripada rongga penapis kepada tompokan penyerap gelombang, ia telah memperoleh kedudukan yang ketara dalam infrastruktur komunikasi frekuensi tinggi hasil daripada gabungan kelebihan sifat dielektrik rendah, sifat ringan dan rintangan cuaca.
Tiga halangan utama masih wujud: kestabilan dielektrik, kos pemetaan dan kitaran pensijilan. Walau bagaimanapun, dengan pelancaran 5G yang meluas dan permulaan pra-penyelidikan 6G, permintaan industri telekomunikasi untuk bahan baharu adalah lebih mendesak berbanding sebelum ini. Serat basalt berpotensi untuk menjadi pilihan bahan utama bagi membolehkan penghantaran isyarat yang lebih pantas dan stabil.
Tinjauan Masa Depan
Pertama, penyeragaman gentian basalt dielektrik rendah. Seiring dengan perkembangan teknologi 5G dan 6G, permintaan untuk gentian dengan pemalar dielektrik di bawah 4.0 dan tangen kerugian di bawah 0.005 semakin meningkat; menyelesaikan isu ketekalan kelompok demi kelompok akan membuka jalan untuk aplikasi berskala besar.
Kedua, menggantikan anggota kekuatan kabel optik sedia ada. Permintaan tahunan negara saya untuk kabel optik mencecah ratusan juta kilometer gentian; anggota kekuatan BFRP (Polimer Bertetulang Gentian Basalt) menawarkan kelebihan yang jelas dari segi kos, berat dan rintangan kakisan, sekali gus membentangkan potensi yang besar untuk penggantian pasaran.
Ketiga, komponen struktur pemancar gelombang dan penyerap gelombang bersepadu. Mengintegrasikan radom dan lapisan penyerap gelombang dalaman ke dalam satu bahagian acuan boleh mengurangkan langkah pemasangan dan mengurangkan kos, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran besar-besaran.