Bazaltna vlakna uvajajo novo dobo visokofrekvenčne komunikacije

Ker bazne postaje 5G postajajo gostejše, antene za mobilne telefone številnejše in omrežja optičnih kablov obsežnejša, se materialne zahteve za komunikacijsko opremo spreminjajo iz zgolj "ustreznih" v "ekstremne": nizke dielektrične izgube, visoka elektromagnetna zaščita, lahka teža Gradbeništvoin odpornost proti staranju.
Zaradi lastnosti, kot so nizka dielektrična konstanta, naravna izolacija in močna vremenska odpornost, Bazalt Optična vlakna se vse bolj uporabljajo v ključnih komponentah, kot so antene baznih postaj, nosilci optičnih kablov in radarji. Namesto da bi izpodrivala obstoječe materiale, ponuja vrhunsko ravnovesje med zmogljivostjo in stroškovno učinkovitostjo za visokofrekvenčne in visokohitrostne aplikacije.

Antene baznih postaj in RF komponente

Za antenske radome in nosilce so potrebni materiali z nizko dielektrično konstanto in nizko tangenco izgub, da se zmanjša slabljenje signala. Medtem ko imajo tradicionalna steklena vlakna dielektrično konstanto približno 4,8, lahko bazaltna vlakna z optimizirano sestavo to konstanto zmanjšajo na 4,0–4,2, s približno 20-odstotnim zmanjšanjem tangence izgub. Leta 2025 je podjetje Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. vložilo patent za "kompozitni radom z nizko dielektrično vrednostjo, ojačan z bazaltnimi vlakni". Z uporabo posebnih vzorcev polaganja vlaken in polnil iz votlih mikrosfer se je dielektrična konstanta znižala na 3,8, odpornost proti udarcem pa je presegla odpornost tradicionalnih steklenih vlaken; material je že bil preizkušen v majhnih serijah baznih postaj.
Antenski reflektorji zahtevajo visoko togost in dimenzijsko stabilnost. Kompozitni reflektor iz bazaltnih vlaken/poliuretana, razvit v partnerstvu med podjetjem iz Huayinga v Sečuanu in Huaweijem, se ponaša z linearnim koeficientom raztezanja, ki je le tretjina koeficienta aluminijeve zlitine. Odporen je na deformacije pri nihanjih zunanje temperature in ponuja 40-odstotno zmanjšanje teže.

Člani za trdnost optičnih kablov

Nosilni element v optičnem kablu mora prenesti natezne sile tako med namestitvijo kot delovanjem. Tradicionalni materiali vključujejo jekleno žico, ki je težka in nagnjena k koroziji, in aramid, ki je drag. Plastika, ojačana z bazaltnimi vlakni (BFRP) ojačitveni elementi so se izkazali kot idealna alternativa. Leta 2025 je podjetje FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. pridobilo patent (CN1195123A) za "ojačitveno jedro iz optičnega kabla iz bazaltnih vlaken in postopek njegove izdelave". Z uporabo postopka pultruzije jedro doseže natezno trdnost 1200 MPa in gostoto le četrtino gostote jeklene žice; poleg tega se njegov koeficient toplotnega raztezanja ujema s koeficientom plašča optičnega kabla, kar preprečuje izgube zaradi mikroupogibanja, ki jih povzročajo temperaturna nihanja. Ta izdelek je bil uporabljen v projektu transoceanskega optičnega kabla, kjer je zamenjava jeklene žice zmanjšala skupno težo kabla za 35 % in povečala učinkovitost namestitve za 20 %.
Podjetje Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) prav tako napreduje pri razvoju optičnih kablov, ojačanih z bazaltnimi vlakni. Eksperimentalni podatki, objavljeni v začetku leta 2026, kažejo, da so zračni optični kabli z ojačitvenimi jedri BFRP med testi toplotnih ciklov v območju od -40 °C do 70 °C pokazali dodatno slabljenje manj kot 0,05 dB/km, kar je boljše od rešitev na osnovi aramida.

Elektronska embalaža in votline filtrov

5G filtri in votline zahtevajo materiale z visoko električno prevodnostjo in nizko izgubo signala. Čeprav se kovine tradicionalno uporabljajo, pomenijo visoke zahteve glede natančnosti obdelave, visoke stroške in znatno težo. Metalizirani kompoziti iz bazaltnih vlaken ponujajo ustrezno alternativo kovinskim votlinam. Leta 2025 je podjetje Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. vložilo patent za "kompozitni material za elektromagnetno zaščito na osnovi bazaltnih vlaken in njegovo uporabo v filtrih"; postopek vključuje oblikovanje prevodne plasti na površini bazaltne vlaknene tkanine z breztokovnim bakrenjem, ki mu sledi stiskanje v votlino filtra. Testi kažejo, da je Q-faktor votline v frekvenčnem pasu 2,6 GHz primerljiv z Q-faktorjem aluminijastih votlin, medtem ko se teža zmanjša za 50 %, stroški pa za približno 30 %.
Poleg tega notranje podporne strukture anten zahtevajo visoko dielektrično trdnost. Obstajajo patenti za kompozite, ki združujejo bazaltna vlakna s politetrafluoroetilenom (PTFE) za ustvarjanje distančnikov z nizkimi dielektričnimi izgubami, ki se uporabljajo za izolacijo in podporo med antenskimi ploščami.

Integracija zmogljivosti absorpcije in oddajanja valov

Sodobna komunikacijska oprema zahteva komponente, ki hkrati prevajajo valove, da omogočajo prehod signala (kot so radarji zaslonk), in absorbirajo valove, da zatrejo neželene signale ali motenje (na primer v votlinah). Z modifikacijo površine je mogoče bazaltna vlakna oblikovati tako, da hkrati opravljajo obe funkciji. Raziskava, ki jo je leta 2025 objavil Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) Kitajske akademije znanosti, je pokazala rast nikelj-kobaltovih nano-nizov na površini bazaltnih vlaken. Ta modifikacija je vlaknom dala povprečno absorpcijsko zmogljivost mikrovalov 15 dB v frekvenčnem območju 8–18 GHz, hkrati pa je ohranila njihovo mehansko trdnost in nizke dielektrične lastnosti. Ta funkcionalizirana vlakna je mogoče izdelati v obliže, ki absorbirajo mikrovalovne valove, za namestitev na notranje stene votlin baznih postaj, kar učinkovito zavira harmonske motnje.
Kar zadeva integrirane strukture, ki so prozorne za valove in absorbirajo valove, patentirana zasnova uporablja večplastno gradientno konfiguracijo: zunanjo plast iz nemodificiranih bazaltnih vlaken/smole (prozorne za valove) in notranjo plast iz modificiranih vlaken/smole, ki absorbirajo valove, oblikovano z integriranim kompresijskim brizganjem. Ta struktura hkrati ščiti anteno pred okoljskimi vplivi in ​​absorbira preostalo nered v votlini.

Praktični primeri uporabe
1. Radomi za bazne postaje ZTE 5G: V začetku leta 2026 je ZTE napovedal poskusno uporabo radomov iz kompozitnih bazaltnih vlaken v omrežju 5G. Rezultati testov so pokazali, da se je v primerjavi s konvencionalnimi radomi iz steklenih vlaken (FRP) doseg signala povečal za približno 8 %; poleg tega material po šestih mesecih izpostavljenosti na prostem ni pokazal površinskega kredanja ali degradacije dielektričnih lastnosti.
2. Hengtong Optic-Electric »Optični kabel iz bazaltnih vlaken«: Konec leta 2025 je Hengtong Optic-Electric predstavil optični kabel ADSS (vse dielektrično samonosilen) z jedrom, ojačanim z bazaltnimi vlakni, ki je zasnovan za nadzemne daljnovode. V primerjavi s konvencionalnimi kabli, ojačanimi z aramidom, ta izdelek ponuja približno 15-odstotno znižanje stroškov in 10-odstotno povečanje natezne trdnosti; že je bil izbran za projekte komunikacij v elektroenergetskih omrežjih v več provincah.
3. Filtrirni votline DaFu Technology: Leta 2025 je DaFu Technology izdelala majhno serijo filtrirnih votlin iz kompozitnih bazaltnih vlaken za uporabo v baznih postajah 5G določenega proizvajalca opreme. Povratne informacije strank so pokazale 1,2 kg zmanjšanje skupne teže enote in boljše od pričakovanega odvajanje toplote (doseženo z izboljšanjem toplotne prevodnosti vlaken z dodatkom polnil).
Tri ovire za široko sprejetje
1. Stabilnost dielektričnih lastnosti. Razlike v bazaltnih surovinah med serijami vodijo do nihanj dielektrične konstante vlaken (približno ±0,2). Pri RF-komponentah s strogimi specifikacijami to zahteva dodatno presejanje surovin in linijske preglede, kar povečuje stroške. 2. Stroški postopka površinske metalizacije. Breztokovno bakrenje ali nikljanje na površinah vlaken – ki se uporablja za elektromagnetno zaščito votlin – povzroča visoke stroške obdelave, dolgoročna adhezija med premazom in smolo pa zahteva nadaljnjo validacijo.
3. Dolgi cikli certificiranja v industriji. Telekomunikacijska oprema mora opraviti teste dostopa do omrežja, ki jih izvajajo operaterji; vsaka sprememba materialov zahteva ponovno certificiranje. Ta postopek lahko traja od 6 do 12 mesecev, kar ovira hitro sprejemanje novih tehnologij.

V sektorju telekomunikacijske opreme se bazaltna vlakna premikajo od obrobja k jedru. Od radomov do ojačitvenih elementov optičnih kablov in od filtrirnih votlin do valovno absorbirajočih obližev si je zagotovila pomemben položaj v visokofrekvenčni komunikacijski infrastrukturi zaradi svojih kombiniranih prednosti nizkih dielektričnih lastnosti, lahke teže in odpornosti na vremenske vplive.
Tri glavne ovire ostajajo: dielektrična stabilnost, stroški metalizacije in cikli certificiranja. Vendar pa je z obsežno uvedbo 5G in začetkom predhodnih raziskav 6G povpraševanje telekomunikacijske industrije po novih materialih bolj nujno kot kdaj koli prej. Bazaltna vlakna imajo potencial, da postanejo ključna izbira materiala za omogočanje hitrejšega in stabilnejšega prenosa signala.
Prihodnost
Prvič, standardizacija bazaltnih vlaken z nizko dielektrično vrednostjo. Z razvojem tehnologij 5G in 6G narašča povpraševanje po vlaknih z dielektrično konstanto pod 4,0 in tangensom izgub pod 0,005; reševanje težav z doslednostjo med serijami bo utrlo pot za uporabo v velikem obsegu.
Drugič, zamenjava obstoječih ojačanj za optične kable. Letno povpraševanje moje države po optičnih kablih znaša več sto milijonov kilometrov vlaken; ojačanja iz BFRP (bazaltnih vlaken ojačanih polimerov) ponujajo jasne prednosti glede stroškov, teže in odpornosti proti koroziji, kar predstavlja ogromen potencial za nadomestitev na trgu.
Tretjič, integrirane strukturne komponente, ki prepuščajo in absorbirajo valove. Integracija radoma in notranje plasti, ki absorbira valove, v en sam brizgani del lahko zmanjša število korakov sestavljanja in zniža stroške, zaradi česar je idealen za masovno proizvodnjo.