高溫
在溫度較高的環境下,普通涂覆層會軟化或變質,進而失去保護效果,我們知道樹脂類的膠水在250℃以上,效能就可能會降低。如果是高溫配方樹脂,也很難在超過400℃的條件下使用。但光纖包層和芯通常是不同折射率的石英材料,恰好這兩種石英材料的適用較高的溫度,工程師們會將光纖布置在溫度較高的地方,此時涂覆層的機械強度就可能降低。震動,氣流,水壓,油霧,鹽霧等惡劣的環境中會使光纖更容易破損從而斷裂失效。就是這些環境惡劣的地方,施工和維修都變得極其困難。因此在高溫環境下,樹脂類涂覆層可能并不是很好的選擇。
低溫
同樣的,在低溫環境下也會。在較低的溫度下,例如零下30℃,這個溫度通常是我國北方冬季夜晚的溫度。工程師通常利用地下敷設的方式來降低這種影響。由于低溫的存在,樹脂材料或聚合物往往變得很脆,結合石英本身脆性的增加,光纖更加容易破碎。現代通信光纜內部多層緩沖裝置,在低溫下也具有較好的性能,但問題是分布式傳感類的光纖,需要暴露在環境中,感知環境的變化,所以更加容易破裂。
使用目的
另一個問題是和使用目的有關,通信類光纖如SMF-9/125放在鎧纜里面,但如果是光纖傳感,將光纖固定到基材板上,光纖表面處理后會更加合適。光纖包層外部進行金屬化處理,鍍相應的金屬材料,可以對光纖進行保護,然后用焊接直接把光纖固定在被測量基板上,對實際應用而言,是有幫助的。
鍍層材料的選擇:
準確的說來,是鍍層材料的彈性模量,熱膨脹系數等參數對光纖本身造成影響。對于常見的鎳鍍層,隨著彈性模量的增大,被鍍后的光纖靈敏度有下降的趨勢,對泊松比系數而言,泊松比增大,靈敏度增大。熱膨脹系數越大的金屬,靈敏度和形變就越大。這幾個因素通常相互制約影響。通常選擇鎳、鋁、銅、金等金屬進行表面鍍層。
我司提供有鍍鋁,鍍銅,鍍金光纖產品。其擁有優良的機械強度和柔韌性;并且能耐受極端高低溫環境(-273-700℃),是高溫、真空和惡劣環境下優秀的解決方案。
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金屬鍍層光纖
紫外/可見/近紅外石英光纖(200~2400nm)
耐高溫單模光纖(聚酰亞胺涂敷)
化學鍍工藝基本流程:
①去除涂敷層:通常光纖表面是涂敷了丙烯酸酯或聚酰亞胺等聚合物涂層的。在進行化學鍍前應該將其去除,通常的方式有兩種。
第一種:使用機械剝離,如光纖鉗等將涂覆層去除,但這種方式容易損傷光纖表面,在應用時就會出問題。
另一種:就是使用溶劑,化學鍍是金屬離子逐漸在光纖表面層積的過程,當光纖表面本身不平時,化學鍍層將會放大這種缺陷,所以我們常使用溶劑來去除涂覆層。
②表面清潔:表面清潔常使用無水乙醇,用乙醇浸泡,然后去離子水沖洗,沖洗后干燥備用。
③粗化:粗化的作用是增加基體表面與金屬鍍層的結合力,石英表面完整的硅氧四面體結構中斷,但由于這種不穩定的結構會使表面形成水膜,后面的熱處理工藝就比較重要了。
④熱處理:熱處理工藝比較重要。
⑤敏化:敏化的作用是處理非金屬表面,將裸光纖浸沒在酸性敏化液中,放置,敏化液的反應物吸附在光纖表面。
⑥活化:活化步驟和敏化配合使用,形成化學鍍層金屬的結晶核心。
---掃描電鏡外觀---
---鍍層處理后光纖---
從電鏡圖中可以觀察到鍍層處理后的光纖的表面形貌,包括粗糙程度,損傷劃痕,相對厚度等,鍍層均勻度,由于金屬本身的種類不同,反射光澤等也不太相同。
另一個重要的指標就是光纖抗拉強度檢測,金屬鍍層表面質量、厚度、金屬種類及其與光纖的結合情況,是影響光纖機械強度的重要因素,當鍍層表面凹凸不平,裂紋、斷層等缺陷存在時,表面鍍層容易應力集中,應力集中導致先期裂紋,加劇應力集中點轉移,最后導致斷裂。我們可以使用光纖拉伸試驗裝置,來測量光纖的實際抗拉強度。
---光纖拉伸試驗機---
上圖就是光纖拉伸強度試驗機,通常150微米的鍍銅光纖,能承受13N的拉力。
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