Welche Beschichtung splittert unter Flüssigstickstoff (\u003cspan lang=“EN-US”\u003e-196\u003c/span\u003e\u003cspan lang=“EN-US”\u003e℃\u003c/span\u003e) nicht ab? \u003cspan lang=“EN-US”\u003e\u003c/span\u003e
In extremen Tieftemperaturumgebungen wie flüssigem Stickstoff ( -196\ ^\circ\text{C} ) verspröden die üblicherweise verwendeten Acrylat-Beschichtungen von Standardfasern stark. Die Glasübergangstemperatur ( T_g ) von Acrylaten liegt typischerweise zwischen -40\ ^\circ\text{C} und -60\ ^\circ\text{C} . Wenn die Temperatur unter ihre T_g fällt, geht das Material von einem hochflexiblen in einen extrem spröden glasartigen Zustand über. Unter der extremen thermischen Spannung, die durch die Kälte erzeugt wird (verursacht durch den enormen Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Siliziumdioxid-Glas Kern und der Polymerbeschichtung), neigen diese herkömmlichen Beschichtungen leicht zu Rissbildung, Ablösung oder sogar zersplittertem Bruch.
Um die strukturelle Integrität der Beschichtung in Umgebungen mit flüssigem Stickstoff ( -196\ ^\circ\text{C} ) oder noch tieferen Temperaturen (wie flüssigem Helium bei -269\ ^\circ\text{C} ) aufrechtzuerhalten und ein Verspröden und Zerbrechen zu verhindern, ist die Verwendung der folgenden beiden Arten von Spezialbeschichtungsmaterialien mit ausgezeichneter Tieftemperaturbeständigkeit unerlässlich:
1. Polyimid (PI) Beschichtung
Polyimid ist ein Polymer mit extrem hoher chemischer Stabilität und einem breiten Temperaturbereich. Aufgrund seiner einzigartigen Molekülkettenstruktur mit Imidringen behält es auch bei extrem niedrigen Temperaturen eine gute Flexibilität und mechanische Festigkeit, ohne schwere Versprödung oder Bruch zu erleiden. Die Nennarbeitstemperatur von Polyimid-Beschichtungen kann bis auf -200\ ^\circ\text{C} oder sogar -270\ ^\circ\text{C} sinken.
Die von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) angebotenen Spezialfasern mit Polyimid-Beschichtung können in diesem Temperaturbereich stabil betrieben werden und verhindern das Brechen der Beschichtung:
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber: Monomode-Glasfaser mit Polyimid-Beschichtung, Standardbetriebstemperaturbereich von -200\ ^\circ\text{C} bis 350\ ^\circ\text{C} (kann mit spezieller Prozessbehandlung auf -270\ ^\circ\text{C} abgesenkt werden).
- OFSCN® 300℃ MM Polyimide Optical Fiber: Multimode-Glasfaser mit Polyimid-Beschichtung, Betriebstemperaturbereich ebenfalls von -200\ ^\circ\text{C} bis 350\ ^\circ\text{C} (oder -270\ ^\circ\text{C} bis 350\ ^\circ\text{C} ).
2. Metallisierte Beschichtung (z.B. Vergoldung)
Metallbeschichtungen umgehen den physikalischen Mechanismus der Tieftemperatur-“Glasübergang” von Polymeren vollständig. Gold hat eine ausgezeichnete Tieftemperatur-Duktilität und versprödet auch bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt nicht. Die direkte Abscheidung von Metall auf der Oberfläche des Siliziumdioxid-Mantels vermeidet nicht nur vollständig das Zerbrechen bei niedrigen Temperaturen, sondern bietet auch einen hervorragenden hermetischen Schutz.
Die von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) angebotenen metallisierten Glasfaserprodukte:
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber: Kälte-/hitzebeständige Monomode- und Multimode-Glasfasern mit Goldbeschichtung, deren Grenzbetriebstemperaturbereich von -270\ ^\circ\text{C} bis 700\ ^\circ\text{C} reicht (Monomode, Multimode mit Goldbeschichtung von -270\ ^\circ\text{C} bis 650\ ^\circ\text{C} ). Sie können problemlos und langfristig in flüssigem Stickstoff oder flüssigem Helium betrieben werden, ohne Risiko von Beschichtungsbrüchen.
Empfehlungen zur technischen Auswahl:
- Standard-Tieftemperatur-/kostengünstige Anwendungen: Für die allgemeine Übertragung bei Flüssigstickstofftemperaturen oder für Temperatur-/Dehnungsmessungen mit faseroptischen Gittern (FBG) ist die Polyimid-Beschichtung (typischer Durchmesser 9/125/155\ \mu\text{m} ) die gebräuchlichste, leichteste und nicht in flüssigem Stickstoff brechende Lösung.
- Extrem anspruchsvolle/hermetische Anwendungen: Wenn Polymeralterung absolut vermieden werden muss und eine hohe Ermüdungsfestigkeit oder ein breiter Temperaturbereich gefordert ist, ist die vergoldete Beschichtung die physikalisch stabilste und zuverlässigste Wahl.