Базальтове волокно започатковує нову еру високочастотного зв'язку
Оскільки базові станції 5G стають щільнішими, антени мобільних телефонів — численнішими, а волоконно-оптичні кабельні мережі — розгалуженими, вимоги до матеріалів для комунікаційного обладнання зміщуються від просто «адекватних» до «екстремальних»: низькі діелектричні втрати, високий рівень електромагнітного екранування, легка вага Будівництво, та стійкість до старіння.
Завдяки таким властивостям, як низька діелектрична проникність, природна ізоляція та висока стійкість до атмосферних впливів, Базальт Оптоволоконне волокно знаходить своє місце в основних компонентах, таких як антени базових станцій, елементи міцності оптичних кабелів та обтічники радіочастот. Замість того, щоб витісняти існуючі матеріали, воно пропонує чудовий баланс продуктивності та економічної ефективності для високочастотних та високошвидкісних застосувань.
Антени базових станцій та радіочастотні компоненти
Для виготовлення обтічника антени та монтажних кронштейнів потрібні матеріали з низькою діелектричною проникністю та низьким тангенсом кута втрат, щоб мінімізувати затухання сигналу. У той час як традиційне скловолокно має діелектричну проникність приблизно 4,8, базальтове волокно з оптимізованим складом може зменшити її до 4,0–4,2, зменшуючи тангенс кута втрат приблизно на 20%. У 2025 році компанія Comba Telecom (Guangzhou) Ltd. подала патент на «композитний обтічник з низькою діелектричною проникністю, армований базальтовим волокном». Завдяки використанню спеціальних схем розміщення волокон та наповнювачів з порожнистих мікросфер, діелектрична проникність була знижена до 3,8, а ударостійкість перевершила ударостійкість традиційного скловолокна; матеріал вже пройшов пілотні випробування на невеликих серіях базових станцій.
Антенні відбивачі вимагають високої жорсткості та стабільності розмірів. Композитний відбивач з базальтового волокна/поліуретану, розроблений у партнерстві між компанією з Хуайїна, провінція Сичуань, та Huawei, може похвалитися коефіцієнтом лінійного розширення, який становить лише третину від коефіцієнта лінійного розширення алюмінієвого сплаву. Він стійкий до деформації при коливаннях зовнішньої температури та пропонує зниження ваги на 40%.
Елементи міцності волоконно-оптичного кабелю
Міцний елемент оптичного кабелю повинен витримувати розтягувальні зусилля як під час монтажу, так і під час експлуатації. Традиційні матеріали включають сталевий дріт, який є важким і схильним до корозії, та арамідний дріт, який є дорогим. Базальтовий волокнистий пластик (BFRP) стали ідеальною альтернативою. У 2025 році компанія FiberHome Telecommunication Technologies Co., Ltd. отримала патент (CN1195123A) на «армуючий сердечник з базальтового волоконно-оптичного кабелю та метод його виготовлення». Використовуючи процес пултрузії, сердечник досягає міцності на розтяг 1200 МПа та щільності, що становить лише чверть щільності сталевого дроту; крім того, його коефіцієнт теплового розширення відповідає коефіцієнту розширення оболонки оптичного кабелю, запобігаючи втратам на мікровигин, спричиненим коливаннями температури. Цей продукт був застосований у проекті трансокеанського оптичного кабелю, де заміна сталевого дроту зменшила загальну вагу кабелю на 35% та підвищила ефективність монтажу на 20%.
Yangtze Optical Fibre and Cable (YOFC) також просуває розробку оптичних кабелів, армованих базальтовим волокном. Експериментальні дані, опубліковані на початку 2026 року, свідчать про те, що повітряні оптичні кабелі з армуючими сердечниками BFRP продемонстрували додаткове затухання менше 0,05 дБ/км під час термоциклічних випробувань у діапазоні температур від -40°C до 70°C, що перевершує рішення на основі араміду.
Електронна упаковка та порожнини для фільтрів
Фільтри та резонатори 5G вимагають матеріалів з високою електропровідністю та низькими втратами сигналу. Хоча традиційно використовуються метали, вони передбачають високі вимоги до точності обробки, високі витрати та значну вагу. Металізовані композити з базальтового волокна пропонують життєздатну альтернативу металевим резонаторам. У 2025 році компанія Wuhan Fingu Electronic Technology Co., Ltd. подала патент на «композитний матеріал для електромагнітного екранування на основі базальтового волокна та його застосування у фільтрах»; процес включає формування провідного шару на поверхні тканини з базальтового волокна шляхом хімічного міднення з подальшим компресійним формуванням у резонатор фільтра. Випробування показують, що добротність резонатора в діапазоні частот 2,6 ГГц порівнянна з добротністю алюмінієвих резонаторів, тоді як вага зменшується на 50%, а вартість – приблизно на 30%.
Крім того, внутрішні опорні конструкції антен вимагають високої діелектричної міцності. Існують патенти на композити, що поєднують базальтове волокно з політетрафторетиленом (ПТФЕ) для створення прокладок з низькими діелектричними втратами, що використовуються для ізоляції та підтримки між платами антен.
Інтеграція можливостей поглинання та передачі хвиль
Сучасне комунікаційне обладнання вимагає компонентів, які є одночасно пропускаючими хвилі, щоб забезпечити проходження сигналу (наприклад, обтічники), та поглинаючими хвилі для придушення небажаних сигналів або перешкод (наприклад, у порожнинах). Завдяки модифікації поверхні базальтові волокна можна розробити для одночасного виконання обох функцій. Дослідження, опубліковане у 2025 році Шеньчженьським інститутом передових технологій (SIAT) Китайської академії наук, продемонструвало зростання нікель-кобальтових наноматриць на поверхні базальтових волокон. Ця модифікація надала волокнам середню ефективність поглинання мікрохвиль 15 дБ у діапазоні частот 8–18 ГГц, зберігаючи при цьому їхню механічну міцність та низькі діелектричні властивості. Ці функціоналізовані волокна можна виготовляти у вигляді мікрохвильових поглинаючих пластирів для нанесення на внутрішні стінки порожнин базових станцій, ефективно придушуючи гармонійні перешкоди.
Щодо інтегрованих хвильопрозорих та хвильопоглинаючих структур, запатентована конструкція використовує багатошарову градієнтну конфігурацію: зовнішній шар з немодифікованого базальтового волокна/смоли (хвильопрозорого) та внутрішній шар з модифікованого хвильопоглинаючого волокна/смоли, сформованого за допомогою інтегрального компресійного формування. Ця структура одночасно захищає антену від руйнування навколишнього середовища та поглинає залишкові перешкоди всередині резонатора.
Практичні приклади застосування
1. Радоми базових станцій ZTE 5G: На початку 2026 року ZTE оголосила про пробне використання радомів з базальтового волокнистого композиту в розгортанні мережі 5G. Результати випробувань показали, що порівняно зі звичайними радомами зі скловолокна (FRP) дальність покриття сигналом збільшилася приблизно на 8%; крім того, матеріал не показав крейдіння поверхні або погіршення діелектричних властивостей після шести місяців зовнішнього впливу.
2. Hengtong Optic-Electric «Базальтовий волоконно-оптичний кабель»: Наприкінці 2025 року Hengtong Optic-Electric випустила повністю діелектричний самонесучий оптичний кабель ADSS (повністю діелектричний самонесучий) з армуючим базальтовим волокном сердечником, призначений для повітряних ліній електропередач. Порівняно зі звичайними кабелями, армованими арамідом, цей продукт пропонує зниження вартості приблизно на 15% та збільшення міцності на розрив на 10%; він вже виграв тендери на проекти зв'язку в електромережах у кількох провінціях.
3. Порожнини для фільтрів DaFu Technology: У 2025 році DaFu Technology випустила невелику партію порожнин для фільтрів з базальтового волокна для використання в базових станціях 5G конкретного виробника обладнання. Відгуки клієнтів вказували на зменшення загальної ваги пристрою на 1,2 кг та кращу, ніж очікувалося, ефективність розсіювання тепла (досягнуту завдяки покращенню теплопровідності волокна шляхом додавання наповнювачів).
Три перешкоди на шляху до широкого впровадження
1. Стабільність діелектричних властивостей. Різниця між партіями базальтової сировини призводить до коливань діелектричної проникності волокна (приблизно ±0,2). Для радіочастотних компонентів зі суворими специфікаціями це вимагає додаткового скринінгу сировини та контролю на лінії, що призводить до збільшення витрат. 2. Вартість процесу металізації поверхні. Хімічне міднення або нікелювання поверхонь волокон, яке використовується для електромагнітного екранування порожнин, пов'язане з високими витратами на обробку, а довготривала адгезія між покриттям та смолою потребує подальшої перевірки.
3. Тривалі цикли галузевої сертифікації. Телекомунікаційне обладнання повинно проходити тести доступу до мережі, що проводяться операторами; будь-яка зміна матеріалів вимагає повторної сертифікації. Цей процес може тривати від 6 до 12 місяців, що перешкоджає швидкому впровадженню нових технологій.
У секторі телекомунікаційного обладнання базальтове волокно зміщується з периферії до ядра. Від обтічника радіаторів до елементів міцності оптичних кабелів, від порожнин фільтрів до хвилепоглинаючих пластирів, воно зайняло значну позицію в інфраструктурі високочастотного зв'язку завдяки своїм поєднаним перевагам низьких діелектричних властивостей, легкої конструкції та стійкості до атмосферних впливів.
Залишаються три основні перешкоди: діелектрична стабільність, вартість металізації та цикли сертифікації. Однак, з глибоким розгортанням 5G та початком переддосліджень 6G, попит телекомунікаційної галузі на нові матеріали є більш нагальним, ніж будь-коли. Базальтове волокно має потенціал стати ключовим вибором матеріалу для забезпечення швидшої та стабільнішої передачі сигналу.
Перспективи на майбутнє
По-перше, стандартизація базальтового волокна з низьким діелектричним вмістом. З розвитком технологій 5G та 6G зростає попит на волокна з діелектричною проникністю нижче 4,0 та тангенсом кута діелектричних втрат нижче 0,005; вирішення проблем узгодженості між партіями відкриє шлях для широкомасштабного застосування.
По-друге, заміна існуючих елементів оптичного кабелю. Щорічний попит моєї країни на оптичні кабелі сягає сотень мільйонів волоконно-кілометрів; елементи з базальтового волокнистого армованого полімеру (BFRP) пропонують явні переваги у вартості, вазі та корозійній стійкості, що представляє величезний потенціал для заміщення ринку.
По-третє, інтегровані хвилепропускаючі та хвилепоглинаючі структурні компоненти. Інтеграція радіатора та внутрішнього хвилепоглинального шару в одну литу деталь може скоротити кількість етапів складання та знизити витрати, що робить її ідеальною для масового виробництва.