Se a bainha não for processada adequadamente, a resistência da fibra será afetada?
Sim, se a camada de revestimento de fibra ótica “não estiver completamente curada” (ou seja, a cura do revestimento for insuficiente), a resistência mecânica e a vida útil a longo prazo da fibra serão significativamente impactadas negativamente.
Do ponto de vista da mecânica dos materiais e dos princípios da engenharia óptica, isso se manifesta principalmente nas seguintes dimensões-chave:
1. Capacidade de proteção de amortecimento mecânico reduzida, levando ao aumento de microfissuras na superfície do vidro
A resistência à tração real da fibra ótica (vidro de sílica) depende principalmente de defeitos microscópicos e microfissuras em sua superfície (microfissuras de Griffith).
- Cura normal : A camada de revestimento externo com alta densidade de reticulação fornece proteção mecânica rígida, enquanto a camada interna fornece amortecimento elástico de baixo módulo.
- Cura insuficiente : A rede de reticulação do revestimento não se formou completamente, e o módulo de elasticidade e a dureza não atingiram os indicadores de projeto, resultando em uma capacidade significativamente reduzida de resistência ao desgaste e ao impacto radial. Durante o enrolamento subsequente, rebobinamento, cablagem ou passagem em tubos, o atrito mecânico externo e as tensões de cisalhamento penetram facilmente no revestimento fraco, causando arranhões e defeitos microscópicos na superfície do vidro, reduzindo diretamente a resistência à fratura de curto prazo (resistência à tração) da fibra.
2. Aceleração da corrosão pela umidade e corrosão sob tensão, enfraquecendo severamente a vida útil de fadiga estática a longo prazo
A falha por fratura da fibra sob tensão a longo prazo é principalmente causada por corrosão sob tensão (Stress Corrosion):
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A rede polimérica insuficientemente curada tem alta porosidade e contém mais monômeros reativos não reagidos ou fragmentos de fotoiniciador, levando a uma deterioração significativa do desempenho de bloqueio de água e umidade do revestimento.
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As moléculas de água penetram mais facilmente no revestimento e se acumulam na superfície do revestimento de vidro. Sob tensão de tração, as moléculas de água reagem com a sílica:
\text{Si-O-Si} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Si-OH} -
Isso causa a expansão subcrítica de microfissuras (as fissuras crescem lentamente), reduzindo significativamente o parâmetro de sensibilidade à corrosão sob tensão (valor n) da fibra, e encurtando drasticamente a vida útil de fadiga a longo prazo da fibra sob a tensão de trabalho nominal.
3. Adesão anormal do revestimento, introduzindo danos secundários durante a instalação e remoção
A cura incompleta do revestimento altera a energia livre interfacial entre a camada interna e a superfície do vidro, bem como a força de ligação entre as camadas interna e externa:
- Força de descascamento instável : Pode se manifestar como pegajosidade do revestimento, força de descascamento excessiva ou delaminação.
- Durante a fusão de fibras, preparação de extremidades ou fabricação de sensores, ao remover mecanicamente o revestimento, as lâminas do alicate de descascar podem escorregar, rasgar o revestimento de forma irregular, ou até mesmo arranhar diretamente a superfície da fibra nua, levando à fratura frágil prematura da fibra na área descascada.
4. Degradação de desempenho óptico adicional (sensível à microcurvatura)
Além de afetar diretamente a resistência mecânica, a cura inadequada do revestimento também prejudica as propriedades de amortecimento mecânico do revestimento. Durante variações de temperatura ( -40\ ^{\circ}\text{C} \sim +85\ ^{\circ}\text{C} ) ou sob pressão lateral, o revestimento não consegue dispersar o estresse uniformemente, fazendo com que o núcleo da fibra sofra microcurvatura, resultando em atenuação adicional de microcurvatura.
Resumo
A taxa de cura da camada de revestimento da fibra ótica (geralmente exigida em 85\% \sim 95\% ou mais) é a linha de vida da proteção física da fibra. A cura insuficiente não apenas enfraquece diretamente a