Los recubrimientos UV con la velocidad de curado de luz más rápida

Taladre un pequeño agujero en un barril de madera lleno de agua y luego use una luz para iluminar la superficie del agua desde arriba del barril. A continuación, una escena increíble ocurre cuando el agua fluye fuera del agujero, la luz también presenta una trayectoria curva, como si la luz fuera 'capturada' por el flujo de agua.

Este fenómeno aparentemente contradictorio plantea una pregunta: ¿no debería viajar en línea en línea recta? Sin embargo, la ciencia nos proporciona la respuesta. El principio detrás de este fenómeno es el efecto de reflexión interna total de la luz. Cuando se emite la luz desde un medio de alta densidad (como el agua) a un medio de baja densidad (como el aire), si el ángulo de incidencia es mayor que cierto ángulo, la luz no se refractará en el medio de baja densidad, sino que se reflejará completamente en el medio de alta densidad. Por lo tanto, la luz se propaga a lo largo del camino curvo del flujo de agua, dando a las personas la ilusión de que la luz se inclina hacia adelante en el flujo de agua.

Más tarde, las personas crearon una especie de fibra de vidrio con alta transparencia y grosor como el cabello: fibra de vidrio. Cuando la luz ingresa a la fibra de vidrio en un ángulo adecuado, la luz se mueve a lo largo de la fibra de vidrio sinuosa. Dado que esta fibra se puede usar para transmitir la luz, se llama fibra óptica.

Hay dos tipos de fibras ópticas: fibra de vidrio de cuarzo y fibra de plástico. La fibra de vidrio de cuarzo está hecha de vidrio de cuarzo con una pureza particularmente alta (el componente principal es SiO2). Tiene un excelente rendimiento de transmisión de luz, un pequeño índice de refracción, baja atenuación, distancia de transmisión de señal larga y velocidad de transmisión rápida. Se puede usar en comunicaciones de larga distancia, de alta velocidad y gran capacidad, transmisión, transmisión de datos y otros campos. Sin embargo, tiene los defectos de los altos costos de procesamiento, los requisitos estrictos de control de calidad y los materiales frágiles, fáciles de romper y difíciles de reparar. En un fuerte contraste con la fibra de vidrio de cuarzo está la fibra de plástico, que está hecha de materiales de polímero de alta molecular, que es suave y fácil de procesar y conectar. La fibra óptica de plástico tiene una gran atenuación y una tasa de transmisión lenta, por lo que es más adecuado para comunicaciones de corta distancia, aplicaciones de detección, control de automatización industrial y electrodomésticos. Por lo tanto, en las comunicaciones de fibra óptica, la fibra óptica de cuarzo ocupa una ventaja absoluta.

La fibra óptica de cuarzo generalmente consiste en una estructura de cinco capas, con un núcleo hecho de cuarzo de alta refrigeración-índice en el centro y una fibra de cuarzo desnuda con un diámetro de aproximadamente 125 micras hechos de cuarzo de índice de baja refracción; Se aplica un recubrimiento suave en el exterior, seguido de un recubrimiento duro, y finalmente una tinta de color. Este diseño estructural claramente en capas permite que la fibra óptica de cuarzo funcione de manera estable en diversas condiciones ambientales, al tiempo que garantiza la transmisión de señales de alta velocidad y larga distancia.

El proceso de producción de la fibra óptica de cuarzo es un proceso preciso y complejo. En primer lugar, la varilla de cuarzo prefabricada especialmente dopada se derrite en un horno de grafito de alta temperatura hasta 2000 ℃. El material de cuarzo fundido se dibuja en fibras para formar fibras delgadas desnudas. Sin embargo, aunque estas fibras desnudas tienen un excelente rendimiento, también son extremadamente frágiles y se rompen fácilmente bajo la influencia del entorno externo. Pueden ser rayados, polvorientos, absorber la humedad o incluso oxidar, todo lo cual puede afectar directamente la calidad de transmisión de la señal óptica. Por lo tanto, recubrir y proteger la fibra desnuda es un paso crucial.

El proceso de recubrimiento comienza inmediatamente después de que se extrae la fibra desnuda. La fibra desnuda se enfría primero a menos de 150 ° C, y luego pasa verticalmente a través del tanque de recubrimiento UV y se recubre uniformemente con recubrimiento de fibra UV utilizando un proceso de recubrimiento de inmersión. Este recubrimiento no solo proporciona protección sino que también mejora la durabilidad de la fibra óptica.

El proceso de recubrimiento de doble capa utilizado en la producción de fibra óptica consiste en un recubrimiento suave interno y un recubrimiento duro externo para garantizar el rendimiento de la transmisión y la resistencia mecánica de la fibra óptica. El recubrimiento suave interno tiene una temperatura de transición de vidrio baja (TG), exhibe una alta flexibilidad y un bajo módulo en el rango de temperatura de -60 ° C a 100 ° C, y tiene anti-oxidación y propiedades antihidrólisis, así como un alto índice refractivo, que la señal óptica puede lograr la reflexión total durante la transmisión y reducir las pérdidas.

El recubrimiento duro externo tiene un TG y módulo más altos, proporcionando suficiente resistencia mecánica y buena resistencia al envejecimiento. Tiene una fuerte resistencia a sustancias como ácidos, álcalis, solventes y agua salada, y protege la fibra óptica de la erosión por el entorno externo.

Los primeros recubrimientos de fibra óptica fueron en su mayoría a base de solventes y curación por calor, lo que limitó la eficiencia de la producción de fibra óptica. Con la introducción de la tecnología de curación de luz, la tasa de curado ha aumentado significativamente, mejorando en gran medida la eficiencia de producción de las fibras ópticas. En la década de 1980, la velocidad de producción de las fibras ópticas superó los 100 metros por minuto. En los tiempos modernos, el desarrollo de nuevos oligómeros y fotoiniciadores, combinado con protección de gas inerte durante el proceso de curación de luz, ha permitido que la tasa de recubrimiento alcance hasta 2,500 a 3,000 metros por minuto, lo que lo convierte en el material de curación de luz más rápido actualmente disponible. Este avance tecnológico no solo mejora la eficiencia de producción, sino que también proporciona una base sólida para el rápido desarrollo de comunicaciones de fibra óptica.

La existencia de recubrimiento de fibra óptica permite que la fibra óptica funcione a largas distancias y en entornos complejos al tiempo que mantiene un rendimiento estable a largo plazo y una baja pérdida de calidad de señal. Se puede decir que la importancia del recubrimiento de fibra óptica para el rendimiento general de la fibra óptica no tiene un recubrimiento de fibra óptica de alta calidad, no habría una red de fibra óptica de alta calidad y, por lo tanto, hoy no habría Internet de alta velocidad.