在溫度較高的環(huán)境下,,普通涂覆層會(huì)軟化或變質(zhì),進(jìn)而失去保護(hù)效果,,我們知道樹脂類的膠水在250℃以上,,效能就可能降低。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溫度又較高,,工程師們會(huì)將光纖布置在溫度較高的地方,,此時(shí)涂覆層的機(jī)械強(qiáng)度就可能降低。在這些惡劣的環(huán)境中,,震動(dòng),,氣流,,水壓,油霧,,鹽霧等會(huì)使光纖容易破損從而斷裂失效,。問題在于,就是這些環(huán)境惡劣的地方,,施工和維修都變得極其困難,。因此在高溫環(huán)境下,樹脂類涂覆層可能并不是很好的選擇,。
第二個(gè)問題就是低溫,,上文講到,高溫會(huì)使膠失效,,同樣的,,低溫也會(huì)。在較低的溫度下,,例如零下30℃,,這個(gè)溫度通常是我國(guó)北方冬季夜晚的溫度。工程師通常利用地下敷設(shè)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(jié)合石英本身脆性的增加,,光纖更加容易破碎?,F(xiàn)代通信光纜內(nèi)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(huán)境中,感知環(huán)境的變化,,所以更加容易破裂,。
第三個(gè)問題是和使用目的有關(guān),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(huì)更加合適,。光纖包層外部進(jìn)行金屬化處理,,鍍相應(yīng)的金屬材料,可以對(duì)光纖進(jìn)行保護(hù),,然后用焊接直接把光纖固定在被測(cè)量基板上,,對(duì)實(shí)際應(yīng)用而言,是有幫助的,。
鍍層材料的選擇,準(zhǔn)確的說來,是鍍層材料的彈性模量,,熱膨脹系數(shù)等參數(shù)對(duì)光纖本身造成影響,。對(duì)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(shì),,對(duì)泊松比系數(shù)而言,泊松比增大,,靈敏度增大,。熱膨脹系數(shù)越大的金屬,靈敏度和形變就越大,。這幾個(gè)因素通常相互制約影響,。通常選擇鎳、鋁,、銅,、金等金屬進(jìn)行表面鍍層。
我司提供有鍍鋁,,鍍銅,,鍍金光纖產(chǎn)品。其擁有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性,;并且能耐受高低溫環(huán)境(-273-700℃),,是高溫、真空和惡劣環(huán)境下優(yōu)秀的解決方案,。
這幾種金屬具有典型的延展性和合適的熱膨脹系數(shù),。
化學(xué)鍍是最基礎(chǔ)的工藝,其基本流程如下:
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(jìn)行化學(xué)鍍前應(yīng)該將其去除,,通常的方式是使用機(jī)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(yīng)用時(shí)就會(huì)出問題,。另一種就是使用溶劑,。化學(xué)鍍是金屬離子逐漸在光纖表面層積的過程,,當(dāng)光纖表面本身不平時(shí),,化學(xué)鍍層將會(huì)放大這種缺陷,所以我們常使用溶劑來去除涂覆層,。
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,。
粗化的作用是增加基體表面與金屬鍍層的結(jié)合力,,石英表面完整的硅氧四面體結(jié)構(gòu)中斷,但由于這種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)會(huì)使表面形成水膜,,后面的熱處理工藝就比較重要了,。
敏化是處理非金屬表面,將裸光纖浸沒在酸性敏化液中,,放置,,敏化液的反應(yīng)物吸附在光纖表面。
活化步驟和敏化配合使用,,形成化學(xué)鍍層金屬的結(jié)晶核心,。
光纖表面檢測(cè)設(shè)備,化學(xué)鍍后的光纖可以使用SEM電鏡進(jìn)行檢測(cè),。
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(duì)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(gè)重要的指標(biāo)就是光纖抗拉強(qiáng)度檢測(cè),金屬鍍層表面質(zhì)量,、厚度,、金屬種類及其與光纖的結(jié)合情況,是影響光纖機(jī)械強(qiáng)度的重要因素,,當(dāng)鍍層表面凹凸不平,,裂紋、斷層等缺陷存在時(shí),,表面鍍層容易應(yīng)力集中,,應(yīng)力集中導(dǎo)致先期裂紋,加劇應(yīng)力集中點(diǎn)轉(zhuǎn)移,,最后導(dǎo)致斷裂,。我們可以使用光纖拉伸試驗(yàn)裝置,來測(cè)量光纖的實(shí)際抗拉強(qiáng)度,。
光纖拉伸試驗(yàn)機(jī)
上圖就是光纖拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī),,通常150微米的鍍銅光纖,能承受13N的拉力,。
我司提供有鍍鋁,,鍍銅,,鍍金光纖產(chǎn)品。其擁有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性,;并且能耐受高低溫環(huán)境(-273-700℃),,適用于多種測(cè)量及激光傳輸場(chǎng)合。
(聲明:本文部分圖表參考自CNKI或SPIE數(shù)據(jù)庫論文,,期刊卷及DOI編號(hào)都已在引用部分標(biāo)出;本公司可提供金屬鍍層光纖,,配合各種工程實(shí)踐研究,,性能優(yōu)異,如有需要,,歡迎采購(gòu)?。?/p>
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