Почему она может служить «бронежилетом» для оптоволокна?
Каков модуль упругости «арамидного волокна»? | What is the Young's modulus of Kevlar / Aramid fiber?
Арамидное волокно (Aramid Fiber, часто продаваемое под торговой маркой Kevlar) называют «бронежилетом» для оптоволокна. Это сравнение проистекает из его физических свойств: чрезвычайно высокой прочности на растяжение, высокого модуля Юнга и отличной способности поглощать энергию удара.
В конструкции оптоволоконных кабелей арамидное волокно используется в качестве центрального силового элемента (Strength Member) и обеспечивает защиту хрупкого стекловолокна из диоксида кремния (стекла) посредством следующих физических и инженерных механизмов:
1. Защита от механического растяжения (высокий модуль Юнга и высокая прочность на растяжение)
- Согласование модуля Юнга и изоляция деформации : Модуль Юнга промышленного арамида (например, Kevlar 29 / Kevlar 49) обычно составляет от 60 \sim 130\text{ GPa} , а прочность на растяжение достигает 2,8 \sim 3,6\text{ GPa} , что более чем в 5 раз превышает прочность высококачественной стали.
- Защита сердцевины от разрыва : Сердцевина оптоволокна изготовлена из стекла диоксида кремния и имеет очень низкую предельную деформацию при растяжении (обычно всего 0,5\% \sim 1\% ). Когда кабель подвергается внешним тяговым или натяжным усилиям при прокладке, согласно закону Гука, высокомодульное арамидное волокно берет на себя большую часть натяжения, тем самым блокируя передачу деформации к хрупкой стеклянной сердцевине и предотвращая разрыв оптоволокна.
2. Поглощение энергии удара и устойчивость к проколу (собственные свойства бронематериала)
- Молекулярная структура и высокая ударная вязкость : Арамид состоит из длинных цепей ароматических полиамидов. Его высокоориентированная кристаллическая структура и прочные водородные связи обеспечивают чрезвычайно высокую работу на разрыв и способность поглощать кинетическую энергию удара (именно это является основной физической логикой его использования в производстве бронежилетов и бронешлемов).
- Сопротивление внешнему давлению и проколу : В случае внезапных ударов, таких как падение камней, наступание или механическое сжатие кабеля, слой арамидного волокна может быстро рассеивать и поглощать энергию удара за счет продольного растяжения и поперечной деформации, защищая внутреннее оптоволокно от микроизгибов (Microbending) или жестких разрывов, вызванных локальными смещениями.
3. Полная диэлектрическая изоляция и адаптивность к окружающей среде
- Электроизоляция и защита от молний : Арамид является полностью диэлектрическим материалом, не проводящим электричество и не обладающим магнитными свойствами. Он не создает наведенных токов и не перегорает при ударе молнии в условиях сильных электрических полей (например, в кабелях ADSS, используемых совместно с линиями электропередачи) или при прямом попадании молнии.
- Термостойкость и стабильность теплового расширения : Арамид имеет очень низкий коэффициент теплового расширения и способен сохранять стабильные механические свойства в широком диапазоне температур ( -40^\circ\text{C} \sim +200^\circ\text{C} ), предотвращая сжатие оптоволокна из-за теплового расширения и сжатия кабеля при резких изменениях температуры.
Официальное описание продукта и дополнения к решениям по защите
Следует отметить, что чистые арамидные нити/промышленные волокна в качестве основного текстильного сырья не входят в самостоятельную линейку продуктов Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®).
Для применения в условиях высоких промышленных требований, сверхвысокой физической защиты или экстремальных температур OFSCN® разработала и внедрила технологию бронирования бесшовными миниатюрными стальными трубами из нержавеющей стали с более высокими характеристиками физической защиты (например, решения для бронирования с прочностью на растяжение более 1500\text{ N} и прочностью на сжатие более 150\text{ MPa} ):
OFSCN® 2.0mm Micro Steel Armored Fiber Optic Patch Cord
