Würde die Goldschicht unter 500 ℃ oder sogar 700 ℃ schmelzen? Würde das Glas kaputt gehen?
Auch in extremen Hochtemperaturbereichen von 500\ ^\circ\text{C} oder sogar 700\ ^\circ\text{C} schmilzt die Goldbeschichtung (die Goldschicht) nicht, und das freiliegende Glas der Faser (Siliziumdioxid-Matrix) erleidet keine strukturellen Schäden.
Aus physikalischer und materialwissenschaftlicher Sicht analysieren wir dies nun streng:
1. Zustand der Goldschicht (Goldüberzug) bei hohen Temperaturen
- Extrem hoher Schmelzpunkt: Der Schmelzpunkt von reinem Gold (\text{Au}) liegt bei etwa 1064,18\ ^\circ\text{C}. Bei Temperaturen von 500\ ^\circ\text{C} bis 700\ ^\circ\text{C} liegt die Betriebstemperatur weit unter dem Schmelzpunkt von Gold, sodass die Goldschicht weiterhin in einem stabilen festen Metallzustand verbleibt und absolut nicht schmilzt.
- Hervorragende chemische Stabilität: Gold ist ein Edelmetall mit geringer Reaktivität. Bei 700\ ^\circ\text{C} in Luft reagiert es kaum mit Sauerstoff, im Gegensatz zu Metallen wie Kupfer oder Aluminium, die heftig oxidieren und abplatzen. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Schutz des darunter liegenden Glases.
2. Zustand des Glases (Siliziumdioxid) bei hohen Temperaturen
- Extrem hohe thermische Stabilität: Die Hauptkomponente von Quarzfasern ist hochreines Siliziumdioxid (\text{SiO}_2)-Glas. Die Glasübergangstemperatur (T_g) von Siliziumdioxid liegt typischerweise zwischen 1100\ ^\circ\text{C} und 1200\ ^\circ\text{C}, und seine Erweichungstemperatur liegt sogar über 1600\ ^\circ\text{C}.
- Keine strukturellen Schäden: Bei 500\ ^\circ\text{C} oder 700\ ^\circ\text{C} befindet sich das Quarzglas immer noch in einem starren Festkörperzustand und erweicht, schmilzt oder verformt sich nicht. Solange keine äußeren Kräfte eine gewaltsame Dehnung, übermäßige Biegung oder Verunreinigungen von außen verursachen, bleibt die mechanische und optische Struktur der Glasmatrix selbst intakt und wird nicht beschädigt.
3. Warum ist unter extremen Hochtemperaturen eine „Goldschicht“ unerlässlich?
Unter normalen Umgebungsbedingungen bestehen die Beschichtungen auf der Glasfaseroberfläche meist aus Polymermaterialien (wie Acrylat). Diese Polymere verkohlen und verbrennen jedoch bereits bei Temperaturen von 300\ ^\circ\text{C} bis 400\ ^\circ\text{C}.
Sobald die Beschichtung verbrannt ist, nimmt das freiliegende Siliziumdioxidglas leicht Spuren von Feuchtigkeit aus der Luft auf und bildet Mikrorisse (Spannungsrisskorrosion), was die Faser extrem spröde macht und sie bei kleinsten Störungen oder Vibrationen sofort verspröden lässt.
Die Goldschicht haftet durch einen Metallisierungsprozess fest auf der Glasoberfläche. Sie schützt nicht nur das Siliziumdioxid vor dem Angriff von Feuchtigkeit aus der Umgebung, sondern bietet der Faser auch bei Temperaturen bis zu 700\ ^\circ\text{C} einen zuverlässigen mechanischen Schutz und erhält ihre mechanische Zugfestigkeit.
Spezielle Produkte von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®)
Für die extremen Hochtemperaturtestanforderungen in Industrie und Forschung bietet Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) hochwertige Spezialprodukte auf Basis von Metallisierungsprozessen an, um empfindliche herkömmliche Polymerfasern in Hochtemperaturumgebungen zu ersetzen:
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Spezialfaser: OFSCN® Gold-coated Optical Fiber
- Temperaturbereich: Singlemode-Goldfasern reichen von -270\ ^\circ\text{C} bis 700\ ^\circ\text{C}, Multimode-Goldfasern von -270\ ^\circ\text{C} bis 650\ ^\circ\text{C}.
- Abmessungen: Kerndurchmesser/Manteldurchmesser beträgt 9/125\ \mu\text{m} (Singlemode) oder 50/125\ \mu\text{m} (Multimode), Außendurchmesser der Beschichtung (Gold) ist 155\ \mu\text{m}.
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Hochtemperatur-Glasfaser-Patchkabel: OFSCN® 700℃ Fiber Optic Patch Cord
- Temperaturbereich: -270\ ^\circ\text{C} bis 700\ ^\circ\text{C}.
- Gehäuse: Abgedichtet mit einem nahtlosen 0,9\ \text{mm} Edelstahlrohr. Standardmäßig werden FC/APC-Hochtemperatursteckverbinder ausgeliefert, die für raue Hochtemperatur- und Hochdruck-Industrieumgebungen geeignet sind.
