在溫度較高的環(huán)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。在這些惡劣的環(huán)境中,,震動,,氣流,水壓,,油霧,,鹽霧等會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,。
第二個問題就是低溫,上文講到,,高溫會使膠失效,,同樣的,低溫也會,。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?,F(xiàn)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(huán)境中,,感知環(huán)境的變化,所以更加容易破裂,。
第三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(shù)等參數(shù)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(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(chǎn)品,。其擁有優(yōu)良的機械強度和柔韌性,;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)。
化學鍍是最基礎的工藝,,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,。在進行化學鍍前應該將其去除,通常的方式是使用機械剝離,,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,。
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(wěn)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。
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,敏化液的反應物吸附在光纖表面,。
活化步驟和敏化配合使用,,形成化學鍍層金屬的結晶核心。
光纖表面檢測設備,,化學鍍后的光纖可以使用SEM電鏡進行檢測,。
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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(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編號都已在引用部分標出,;本公司可提供金屬鍍層光纖,,配合各種工程實踐研究,性能優(yōu)異,,如有需要,,歡迎采購!)
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