Heat-ResistantOpticalFiber
耐高温光纤
光纤的使用范围能否有大的突破？本文将带你慢慢探讨。全文字，预计阅读5分钟。
NO.1
光纤的温度限制
众所周知，通常意义上的光纤由纤芯、包层和涂敷层构成。其中纤芯、包层决定了其光学特性，一般是用熔融石英在℃的环境下拉制，高温性能自然不用多言。在石英玻璃拉制过程中，其表面不可避免地会留下细微裂纹，在使用中受各种环境应力的影响，裂纹可能会迅速扩大甚至断裂，所以我们在拉制出裸纤的第一时间就帮它穿上一层护套——涂敷层，以大大改善其机械特性，使其更抗弯更抗拉。涂敷材料主要以有机硅树脂或丙烯酸树脂为主，使用热固化或UV固化等工艺将其附着到裸纤上。但无论是有机硅树脂还是丙烯酸树脂，使用环境都低于℃，超过这个温度这些材料就会分解失效。在石油化工/航空航天/激光加工等特种行业均对光纤的高温特性提出了更高的要求，所以能突破涂敷层的温度限制，就能大大提高光纤的应用场景
NO.2
聚酰亚胺
聚酰亚胺（Polyimide，PI），其-℃~+℃优异的温度范围，自年杜邦公司首次商品化以来，已经渗透到了我们生活的方方面面。例如电子产品里常使用的柔性电路板（FPC），由于要参与℃的无铅焊接，其基底就是使用聚酰亚胺制造；此外还被拉成丝纺成线制成织物，在消防员、航天员、赛车手的身上都有它的身影。
所以，聚酰亚胺成为了一种优异的光纤涂敷材料，将光纤的应用温度范围大大提高。用这样材料制成的光纤常常也被称之为PI光纤。但这样的光纤量产并非容事，首先光纤涂敷一般需要内外两个涂层，内涂层高模量，用于缓冲；外涂层低模量，用于保护，而聚酰亚胺似乎不具有这样的特性。常见的做法要么牺牲其机械性能只使用聚酰亚胺做单涂层；要么内涂层还是用传统丙烯酸树脂，外涂层再用聚酰亚胺，这样来抵御瞬时的高低温。其次，聚酰亚胺的固化工艺也不是太成熟，无法像传统涂料一样均匀牢固的附着。所以国际上仅有几家产商可以提供聚酰亚胺，并且价格一般都高达￥50~/米。不过近年来以3D打印为代表的增材制造（AdditiveManufacturing，AM）技术正得以飞速发展，除了传统熔融沉积造型（FusedDepositionModeling,FDM）技术外，越来越多的厂商开始大力发展打印精度更高的光聚合成型（StereoLithographyAppearance，SLA）技术。这种技术在液槽中充满液态光敏材料，其在激光器所发射的紫外激光束照射下，会快速固化。在成型开始时，可升降工作台处于液面以下，刚好一个截面层厚的高度。通过透镜聚焦后的激光束，按照机器指令将截面轮廓沿液面进行扫描。扫描区域的树脂快速固化，从而完成一层截面的加工过程，得到一层塑料薄片。然后，工作台下降一层截面层厚的高度，再固化另一层截面。这样层层叠加构成建构三维实体。同样，工业界已不再满足光敏树脂的温度范围，开始竞相开发具有更宽温度的聚酰亚胺光敏材料，并且取得了不俗的效果。相信在不远的将来，这些技术能够转移到PI光纤的制造上，使PI光纤的价格大幅降低NO.3
更高的温度
理论上℃就是聚酰亚胺的温度上限，但面对更高的温度还是望尘莫及。这里介绍的是金属化光纤，在石英的表面电镀一层金属来代替高分子有机涂料。使用铝可以将温度扩展到?°C~+°C，而使用金更是将温度扩展至?°C~+°C！但由于这种工艺非常复杂，常使用电镀或化学沉积，成本非常高昂，一般都是按毫米计价，堪称光纤中的钻石王老五，所以往往只会在需要的地方用一小段。当然金属光纤除了有极宽的温度特性外，还有非常好的可焊接性，常常也用来做气密光纤。
NO.4
结束语
可以看到，耐高温光纤的发展史实际上就是一部材料的发展史。无数梦想驱使我们更高更快更强……
Theend~
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