В местах с температурой ниже нуля на десятки градусов на севере, треснет ли оболочка обычного перемычки?
В суровых условиях Севера при температуре ниже нуля на десятки градусов (например, от -20℃ до -40℃ и даже ниже) оболочка обычных оптоволоконных патч-кордов легко твердеет, становится хрупкой и даже трескается от мороза. Это типичное изменение физических свойств материала, и вот анализ общих инженерных и физических принципов, лежащих в его основе:
I. Почему обычные патч-корды твердеют и трескаются зимой?
- Ограничение температуры стеклования (Tg)
Наиболее распространенным материалом внешней оболочки обычных оптоволоконных патч-кордов является ПВХ (поливинилхлорид). Макромолекулярные цепи ПВХ при комнатной температуре обладают хорошей гибкостью и находятся в «высокоэластичном состоянии». Однако обычные материалы ПВХ имеют высокую температуру охрупчивания, и как только температура окружающей среды падает ниже -20℃, она выходит за пределы их расчетного нормального рабочего диапазона температур. В это время движение макромолекулярных цепей затормаживается, материал переходит в «стеклообразное состояние», проявляя чрезвычайно высокую твердость и хрупкость. - Механические напряжения и хрупкое разрушение
В стеклообразном состоянии (то есть после сильного затвердевания) материал оболочки теряет способность к упругой деформации. Если в этот момент патч-корд подвергается изгибу, растяжению, сдавливанию или вибрации от ветра, возникающие внешние напряжения не могут быть сняты за счет скольжения макромолекулярных цепей, а концентрируются в микродефектах или углах на поверхности оболочки. Когда локальное напряжение превышает предел прочности материала, оболочка трескается хрупко, то есть «трескается от мороза». - Опасность обледенения и растрескивания
После растрескивания оболочки влага и сырость напрямую проникают в оптоволокно. При температуре ниже нуля замерзающая влага расширяется и оказывает боковое давление на оптоволокно, вызывая резкое увеличение затухания сигнала (микроизгибы). В то же время оптоволокно, лишенное защиты оболочки, легко ломается при внешних воздействиях.
II. Технические решения и выбор продукции для работы в условиях сильных морозов
Для обеспечения стабильности оптической передачи в суровых условиях при температуре ниже нуля на десятки градусов обычно требуется техническое усовершенствование материала оболочки или конструкции упаковки. Ниже приведены профессиональные технические решения OFSCN® (Dacheng Yongsheng) для различных низкотемпературных сред:
Решение 1: Использование оболочки из полиэтилена (PE) с лучшими низкотемпературными характеристиками
По сравнению с ПВХ, материал PE (полиэтилен) имеет более гибкую молекулярную структуру, его температура стеклования и температура охрупчивания намного ниже, чем у ПВХ, и он обладает отличной низкотемпературной ударной вязкостью.
- Представляемый продукт: OFSCN® 3.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
- Ключевые характеристики: Диапазон рабочих температур от -40℃ до 75℃. Он состоит из конструкции из стальной проволоки, бесшовной стальной трубки диаметром 0.9 мм и внешней оболочки из PE, которая сохраняет прочность на растяжение, сжатие и разрыв даже в суровых северных условиях при -40℃.
- Стандартные изображения:
Решение 2: Полностью металлическая бронированная конструкция (полностью исключает риск растрескивания пластика от мороза)
Для использования в чрезвычайно суровых наружных условиях наилучшим методом является полное удаление пластиковой внешней оболочки и замена ее на чисто металлическую физическую защиту.
- Представляемый продукт: OFSCN® 2.0mm Steel Wire Rope Fiber Optic Patch Cord
- Ключевые характеристики: Диапазон рабочих температур от -40℃ до 85℃. Он состоит из конструкции из оцинкованной стальной проволоки диаметром 0.6 мм, бесшовной стальной трубки диаметром 1.0 мм и внутреннего оптоволокна, представляя собой полностью металлическую конструкцию. Поскольку снаружи нет пластика, при любой экстремально низкой температуре абсолютно отсутствует риск отказа из-за затвердевания и растрескивания оболочки.
- Стандартные изображения:
Решение 3: Аэрокосмические/Сверхнизкотемпературные стальные патч-корды (для сверхнизкотемпературных сред)
Для экстремально холодных научных приборов, криогенных сред или в условиях ниже -40℃ акрилатное покрытие оптоволокна также может стать хрупким. В таких случаях требуются специальные патч-корды с бесшовной стальной трубкой в сочетании с оптоволокном с полиимидным (Polyimide) или металлическим покрытием:
- OFSCN® 200℃ Fiber Optic Patch Cord
- Рабочая температура: от -200℃ до 200℃ (с использованием бесшовной стальной трубки диаметром 0.9 мм и оптоволокна с полиимидным покрытием).
- Стандартное изображение:
- OFSCN® 300℃ Fiber Optic Patch Cord
- Рабочая температура: от -270℃ до 300℃.
- Стандартное изображение:
- OFSCN® 700℃ Fiber Optic Patch Cord
- Рабочая температура: от -270℃ до 700℃ (с использованием бесшовной стальной трубки и позолоченного оптоволокна, может применяться напрямую в условиях переменных температур от глубокого холода до экстремального нагрева).
- Стандартное изображение:
Заключение
В условиях северной зимы при температуре ниже нуля на десятки градусов обычные патч-корды с ПВХ оболочкой действительно подвержены высокому риску растрескивания от мороза. Инженерные решения рекомендуют выбирать бронированные патч-корды с PE оболочкой или полностью металлические бронированные патч-корды без оболочки в зависимости от конкретной температуры окружающей среды (ниже ли -20℃, сопровождается ли сильным ветром или механическими нагрузками), чтобы избежать прерывания оптического пути из-за старения и растрескивания материала.