Fibra de bazalt deschide o nouă eră a comunicării de înaltă frecvență

Pe măsură ce stațiile de bază 5G devin mai dense, antenele de telefonie mobilă mai numeroase și rețelele de cablu cu fibră optică mai extinse, cerințele materiale pentru echipamentele de comunicații se schimbă de la „adecvate” la „extreme”: pierderi dielectrice reduse, ecranare electromagnetică ridicată, greutate redusă. Construcțiiși rezistență la îmbătrânire.
Datorită proprietăților precum constanta dielectrică scăzută, izolația naturală și rezistența ridicată la intemperii, Bazalt Fibra optică își găsește locul în componente de bază precum antenele stațiilor de bază, elementele de rigidizare ale cablurilor optice și radomurile. În loc să înlocuiască materialele existente, aceasta oferă un echilibru superior între performanță și rentabilitate pentru aplicații de înaltă frecvență și mare viteză.

Antene și componente RF pentru stații de bază

Radomurile și suporturile de montare ale antenelor necesită materiale cu o constantă dielectrică scăzută și o tangentă de pierderi redusă pentru a minimiza atenuarea semnalului. În timp ce fibra de sticlă tradițională are o constantă dielectrică de aproximativ 4,8, fibra de bazalt optimizată în funcție de compoziție poate reduce aceasta la 4,0–4,2, cu o reducere de aproximativ 20% a tangentei de pierderi. În 2025, Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. a depus un brevet pentru un „radom compozit armat cu fibră de bazalt cu dielectric scăzut”. Prin utilizarea unor modele specifice de așezare a fibrelor și a unor materiale de umplutură cu microsfere goale, constanta dielectrică a fost redusă la 3,8, în timp ce rezistența la impact a depășit-o pe cea a fibrei de sticlă tradiționale; materialul a fost deja supus unor teste pilot în implementări de stații de bază în loturi mici.
Reflectoarele antenelor necesită rigiditate și stabilitate dimensională ridicate. Un reflector compozit din fibră de bazalt/poliuretan, dezvoltat printr-un parteneriat între o companie din Huaying, Sichuan, și Huawei, se mândrește cu un coeficient de dilatare liniară de doar o treime față de cel al aliajului de aluminiu. Acesta rezistă deformării în contextul fluctuațiilor de temperatură exterioară și oferă o reducere cu 40% a greutății.

Elemente de rezistență pentru cabluri cu fibră optică

Elementul de rigidizare din cadrul unui cablu optic trebuie să reziste forțelor de tracțiune atât în ​​timpul instalării, cât și al funcționării. Materialele tradiționale includ sârma de oțel - care este grea și predispusă la coroziune - și aramida, care este scumpă. Plastic armat cu fibre de bazalt Elementele de armare din fibră optică (BFRP) au apărut ca o alternativă ideală. În 2025, FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. a obținut un brevet (CN1195123A) pentru un „miez de armare pentru cablu optic din fibră de bazalt și metoda sa de fabricație”. Utilizând un proces de pultrudare, miezul atinge o rezistență la tracțiune de 1200 MPa și o densitate de doar un sfert din cea a sârmei de oțel; în plus, coeficientul său de dilatare termică este egal cu cel al tecii cablului optic, prevenind pierderile prin micro-îndoire cauzate de fluctuațiile de temperatură. Acest produs a fost utilizat într-un proiect de cablu optic transoceanic, unde înlocuirea sârmei de oțel a redus greutatea totală a cablului cu 35% și a crescut eficiența instalării cu 20%.
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) avansează, de asemenea, dezvoltarea cablurilor optice armate cu fibră de bazalt. Datele experimentale publicate la începutul anului 2026 indică faptul că cablurile optice aeriene care utilizează miezuri de armare BFRP au prezentat o atenuare suplimentară de mai puțin de 0,05 dB/km în timpul testelor de cicluri termice la temperaturi cuprinse între -40°C și 70°C, depășind soluțiile pe bază de aramidă.

Ambalaje electronice și cavități de filtrare

Filtrele și cavitățile 5G necesită materiale cu conductivitate electrică ridicată și pierderi de semnal reduse. Deși metalele sunt utilizate în mod tradițional, acestea implică cerințe de precizie ridicată a procesării, costuri ridicate și o greutate semnificativă. Compozitele din fibră de bazalt metalizată oferă o alternativă viabilă la cavitățile metalice. În 2025, Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. a depus un brevet pentru „material compozit de ecranare electromagnetică pe bază de fibră de bazalt și aplicarea sa în filtre”; procesul implică formarea unui strat conductiv pe suprafața țesăturii din fibră de bazalt prin placare electrolitică cu cupru, urmată de turnarea prin compresie într-o cavitate a filtrului. Testele arată că factorul Q al cavității în banda de frecvență de 2,6 GHz este comparabil cu cel al cavităților din aluminiu, în timp ce greutatea este redusă cu 50%, iar costurile cu aproximativ 30%.
În plus, structurile interne de susținere a antenei necesită o rezistență dielectrică ridicată. Există brevete pentru compozite care combină fibra de bazalt cu politetrafluoroetilenă (PTFE) pentru a crea distanțiere cu pierderi dielectrice reduse, utilizate pentru izolarea și susținerea între plăcile de antenă.

Integrarea capacităților de absorbție și transmitere a undelor

Echipamentele moderne de comunicații necesită componente care transmit atât unde pentru a permite trecerea semnalului (cum ar fi radomurile), cât și absorb unde pentru a suprima semnalele nedorite sau dezordinea (cum ar fi în interiorul cavităților). Prin modificarea suprafeței, fibrele de bazalt pot fi proiectate pentru a îndeplini ambele funcții simultan. Cercetările publicate în 2025 de Institutul de Tehnologie Avansată din Shenzhen (SIAT), Academia Chineză de Științe, au demonstrat creșterea nano-rețelelor de nichel-cobalt pe suprafața fibrelor de bazalt. Această modificare a înzestrat fibrele cu o performanță medie de absorbție a microundelor de 15 dB în intervalul de frecvență 8-18 GHz, păstrându-le în același timp rezistența mecanică și proprietățile dielectrice scăzute. Aceste fibre funcționalizate pot fi fabricate în plasturi care absorb microundele pentru aplicare pe pereții interiori ai cavităților stațiilor de bază, suprimând eficient interferențele armonice.
În ceea ce privește structurile integrate transparente și absorbante ale undelor, un design brevetat utilizează o configurație gradientă multistrat: un strat exterior de fibră/rășină de bazalt nemodificată (transparentă la unde) și un strat interior de fibră/rășină modificată absorbantă a undelor, format prin turnare prin compresie integrală. Această structură protejează simultan antena de degradarea mediului și absoarbe dezordinea reziduală din cavitate.

Cazuri practice de aplicare
1. Radomuri pentru stații de bază ZTE 5G: La începutul anului 2026, ZTE a anunțat utilizarea de probă a radomurilor din compozit din fibră de bazalt într-o implementare de rețea 5G. Rezultatele testelor au indicat că, în comparație cu radomurile convenționale din fibră de sticlă (FRP), raza de acoperire a semnalului a crescut cu aproximativ 8%; în plus, materialul nu a prezentat nicio deteriorare a suprafeței sau a proprietăților dielectrice după șase luni de expunere în aer liber.
2. Hengtong Optic-Electric „Cablu optic din fibră de bazalt”: La sfârșitul anului 2025, Hengtong Optic-Electric a lansat un cablu optic ADSS (All-Dielectric Self-Sustaining) cu miez de ranforsare din fibră de bazalt, conceput pentru liniile electrice aeriene. Comparativ cu cablurile convenționale ranforsate cu aramidă, acest produs oferă o reducere a costurilor de aproximativ 15% și o creștere cu 10% a rezistenței la tracțiune; a câștigat deja licitații pentru proiecte de comunicații în rețelele electrice din mai multe provincii.
3. Cavități de filtrare DaFu Technology: În 2025, DaFu Technology a produs un lot mic de cavități de filtrare din compozit din fibră de bazalt pentru utilizare în stațiile de bază 5G ale unui anumit producător de echipamente. Feedback-ul clienților a indicat o reducere cu 1,2 kg a greutății totale a unității și o performanță de disipare a căldurii mai bună decât se aștepta (obținută prin îmbunătățirea conductivității termice a fibrei prin adăugarea de materiale de umplutură).
Trei obstacole în calea adoptării pe scară largă
1. Stabilitatea proprietăților dielectrice. Variațiile de la lot la lot ale materiilor prime de bazalt duc la fluctuații ale constantei dielectrice a fibrei (aproximativ ±0,2). Pentru componentele RF cu specificații stricte, acest lucru necesită o verificare suplimentară a materiilor prime și o inspecție în linie, ceea ce duce la creșterea costurilor. 2. Costurile procesului de metalizare a suprafeței. Cuprajul sau nichelarea electrostatică a suprafețelor fibrelor - utilizată pentru cavitățile de ecranare electromagnetică - implică costuri ridicate de procesare, iar aderența pe termen lung dintre acoperire și rășină necesită o validare suplimentară.
3. Cicluri lungi de certificare în industrie. Echipamentele de telecomunicații trebuie să treacă teste de acces la rețea efectuate de operatori; orice modificare a materialelor necesită o recertificare. Acest proces poate dura între 6 și 12 luni, împiedicând adoptarea rapidă a noilor tehnologii.

În sectorul echipamentelor de telecomunicații, fibra de bazalt se deplasează de la periferie la miez. De la radomuri la elemente de rigidizare a cablurilor optice și de la cavitățile filtrelor la zonele de absorbție a undelor, aceasta și-a asigurat o poziție semnificativă în infrastructura de comunicații de înaltă frecvență datorită avantajelor combinate de proprietăți dielectrice scăzute, greutate redusă și rezistență la intemperii.
Trei obstacole majore rămân: stabilitatea dielectrică, costurile de metalizare și ciclurile de certificare. Cu toate acestea, odată cu implementarea masivă a 5G și inițierea cercetărilor preliminare pentru 6G, cererea industriei telecomunicațiilor pentru materiale noi este mai urgentă ca niciodată. Fibra de bazalt are potențialul de a deveni o alegere cheie pentru materialul care permite o transmisie a semnalului mai rapidă și mai stabilă.
Perspective viitoare
În primul rând, standardizarea fibrei de bazalt cu dielectric scăzut. Pe măsură ce tehnologiile 5G și 6G evoluează, cererea de fibre cu o constantă dielectrică sub 4,0 și o tangentă de pierdere sub 0,005 este în creștere; rezolvarea problemelor de consistență de la lot la lot va deschide calea pentru aplicații la scară largă.
În al doilea rând, înlocuirea elementelor de rigidizare existente ale cablurilor optice. Cererea anuală a țării mele pentru cabluri optice se ridică la sute de milioane de kilometri de fibră; elementele de rigidizare BFRP (polimer armat cu fibră de bazalt) oferă avantaje clare în ceea ce privește costul, greutatea și rezistența la coroziune, prezentând un potențial imens pentru înlocuirea pieței.
În al treilea rând, componente structurale integrate care transmit și absorb undele. Integrarea radomului și a stratului intern de absorbție a undelor într-o singură piesă turnată poate reduce etapele de asamblare și costurile, ceea ce o face ideală pentru producția de masă.