Dans un environnement d’azote liquide (-196 °C), quel revêtement ne se fissure pas ?
Dans des environnements à très basse température tels que l’azote liquide ($ -196
oc
^{\circ}\text{C} ) , le **revêtement acrylique (Acrylate)** utilisé dans les fibres optiques conventionnelles subit une fragilisation sévère à basse température. La température de transition vitreuse ( T_g ) de l'acrylate est généralement comprise entre -40
oc
^{\circ}\text{C} et -60
oc
^{\circ}\text{C} . Lorsque la température descend en dessous de son T_g $, le matériau passe d’un état de haute élasticité à un état vitreux extrêmement fragile. Sous l’effet de contraintes thermiques importantes générées par les très basses températures (causées par la différence d’expansion thermique linéaire entre le cœur en verre de silice et le revêtement polymère), ces revêtements conventionnels sont sujets à la fissuration, au délaminage, voire à la rupture par fragmentation.
Pour maintenir l’intégrité structurelle du revêtement, éviter la fragmentation et continuer à protéger la fibre optique dans des environnements tels que l’azote liquide ($ -196
oc
^{\circ}\text{C} ) ou à des températures encore plus basses (comme l'hélium liquide à -269
oc
^{\circ}\text{C} $) , deux types de matériaux de revêtement spéciaux aux excellentes propriétés de résistance au froid doivent être utilisés :
1. Revêtement en Polyimide (PI)
Le polyimide est un polymère à très haute stabilité chimique et à large plage de températures d’utilisation. En raison de la structure moléculaire unique de son cycle imide, il conserve une bonne flexibilité et résistance mécanique à des températures extrêmement basses sans subir de fragilisation et de fragmentation sévères. La température de fonctionnement nominale des revêtements en polyimide peut descendre jusqu’à $ -200
oc
^{\circ}\text{C} , voire -270
oc
^{\circ}\text{C} $.
Les fibres spéciales en polyimide de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) peuvent fonctionner de manière stable dans cette plage de température, évitant la fragmentation du revêtement :
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber : Fibre optique monomode en polyimide, dont la plage de température de fonctionnement standard est de $ -200
oc
^{\circ}\text{C} à 350
oc
^{\circ}\text{C} (peut descendre à -270
oc
^{\circ}\text{C} $ après un traitement spécial). - OFSCN® 300℃ MM Polyimide Optical Fiber : Fibre optique multimode en polyimide, avec une plage de température de fonctionnement également de $ -200
oc
^{\circ}\text{C} à 350
oc
^{\circ}\text{C} (ou -270
oc
^{\circ}\text{C} à 350
oc
^{\circ}\text{C} $ ).
2. Revêtement Métallisé (par exemple, revêtement en Or)
Le revêtement métallique évite complètement le « mécanisme de transition vitreuse » des polymères à basse température. L’or métallique possède une excellente ductilité à basse température et ne devient jamais fragile, même à des températures cryogéniques proches du zéro absolu. Le dépôt direct de métal sur la surface de la gaine en silice non seulement élimine complètement la fragmentation à basse température, mais offre également une excellente étanchéité à l’air.
Produits de fibres optiques métallisées Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) :
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber : Fibre optique monomode et multimode à revêtement or, résistante aux basses/hautes températures, avec une plage de température de fonctionnement extrême de $ -270
oc
^{\circ}\text{C} à 700
oc
^{\circ}\text{C} (monomode, multimode plaqué or de -270
oc
^{\circ}\text{C} à 650
oc
^{\circ}\text{C} $ ), capable de fonctionner en immersion à long terme dans de l’azote liquide ou de l’hélium liquide sans aucun risque de fragmentation du revêtement.
Recommandations pour la sélection technique :
- Applications cryogéniques standard / Bon rapport coût-efficacité : Si l’utilisation principale est pour la transmission standard dans la plage de l’azote liquide ou la mesure de température/déformation par réseau de Bragg en fibre (FBG), le revêtement en polyimide (diamètre extérieur typique de $ 9/125/155
oc
\ \mu\text{m} $) est la solution la plus courante, la plus légère et qui ne se fragmente pas dans l’azote liquide. - Applications extrêmement rigoureuses / Étanchéité élevée : Si vous devez exclure absolument le vieillissement des polymères et exiger une résistance extrême à la fatigue mécanique ou couvrir une plage de températures très étendue, le revêtement plaqué or est le choix le plus stable et le plus fiable en termes de performances physiques.