액체 질소(-196°C) 환경에서 부서지지 않는 코팅은 무엇입니까?
액체 질소( -196\ ^\circ\text{C} )와 같은 극저온 환경에서는 일반 광섬유에 사용되는 아크릴레이트(Acrylate) 코팅이 심각한 저온 취성을 겪게 됩니다. 아크릴레이트의 유리 전이 온도( T_g )는 일반적으로 -40\ ^\circ\text{C} 에서 -60\ ^\circ\text{C} 사이입니다. 온도가 T_g 이하로 내려가면 재료는 고탄성 상태에서 매우 취약한 유리 상태로 변합니다. 극저온에서 발생하는 강력한 열 응력(이산화규소 유리 코어와 고분자 코팅 사이의 엄청난 열팽창 계수 차이로 인해 발생) 하에서 이러한 일반 코팅은 균열, 벗겨짐 또는 분쇄적 파괴가 발생하기 쉽습니다.
액체 질소( -196\ ^\circ\text{C} ) 또는 더 낮은 온도 영역(예: 액체 헬륨 -269\ ^\circ\text{C} ) 환경에서 코팅 구조의 무결성을 유지하고, 부서지지 않으며, 지속적으로 광섬유를 보호하려면 우수한 내저온 성능을 가진 다음 두 가지 유형의 특수 코팅 재료를 사용해야 합니다.
1. 폴리이미드(Polyimide, PI) 코팅
폴리이미드는 매우 높은 화학적 안정성과 광범위한 온도 범위에 대한 적용 범위를 가진 고분자 폴리머입니다. 고유한 이미드 고리 분자 사슬 구조로 인해 극저온에서도 우수한 유연성과 기계적 강도를 유지하며 심각한 취성 파괴를 겪지 않습니다. 폴리이미드 코팅의 명목 작동 온도는 최저 -200\ ^\circ\text{C} 또는 -270\ ^\circ\text{C} 까지 가능합니다.
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(OFSCN®)에서 제공하는 폴리이미드 특수 광섬유는 이 온도 영역에서 안정적으로 작동하여 코팅 파괴를 방지합니다.
- OFSCN® 300℃ SM Polyimide Optical Fiber: 단일 모드 폴리이미드 광섬유, 표준 작동 온도 범위는 -200\ ^\circ\text{C} 에서 350\ ^\circ\text{C} 입니다(특수 공정 처리 후 -270\ ^\circ\text{C} 까지 하향 조정 가능).
- OFSCN® 300℃ MM Polyimide Optical Fiber: 다중 모드 폴리이미드 광섬유, 작동 온도 범위는 -200\ ^\circ\text{C} 에서 350\ ^\circ\text{C} (또는 -270\ ^\circ\text{C} 에서 350\ ^\circ\text{C} ) 입니다.
2. 금속 코팅(예: 금 도금 Gold Coating)
금속 코팅은 물리적 메커니즘을 통해 저온에서 고분자 폴리머의 '유리 전이’를 근본적으로 방지합니다. 금속 금(Gold)은 우수한 저온 연성을 가지고 있어 절대 영도에 가까운 초저온에서도 부서지지 않습니다. 이산화규소 클래딩 표면에 금속을 직접 증착하여 패키징하면 저온 파괴를 완전히 방지할 뿐만 아니라 뛰어난 기밀 보호 기능도 제공합니다.
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(OFSCN®)에서 제공하는 금속 코팅 광섬유 제품:
- OFSCN® Gold-coated Optical Fiber: 내저온/고온 단일 모드 및 다중 모드 금 도금 광섬유, 한계 작동 온도 범위는 -270\ ^\circ\text{C} 에서 700\ ^\circ\text{C} 입니다 (단일 모드, 다중 모드 금 도금은 -270\ ^\circ\text{C} 에서 650\ ^\circ\text{C} ). 액체 질소 또는 액체 헬륨 환경에서 장기간 침지 작동이 가능하며 코팅 파괴 위험이 전혀 없습니다.
기술 선택 제안:
- 일반 저온/고가성비 응용: 일반적인 액체 질소 온도 전송 또는 광섬유 격자(FBG) 온도 스트레인 측정에 주로 사용되는 경우, 폴리이미드(Polyimide) 코팅(일반 외경 9/125/155\ \mu\text{m} )이 가장 일반적이고 가벼우며 액체 질소에서 부서지지 않는 솔루션입니다.
- 극도로 가혹한/고기밀성 응용: 폴리머 노화를 절대적으로 피하고 강력한 기계적 피로 저항성 또는 극고온 범위 간의 교차를 요구하는 경우, 금 도금(Gold-coated) 코팅이 물리적 성능이 가장 안정적이고 신뢰할 수 있는 선택입니다.