Datenübertragung

Flüssigkernfaser als Alternative zur Glasfaser

Dennis L.

Eine an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (EPFL) entwickelte Faser überträgt Daten genauso effizient wie eine Glasfaser, hat aber einige Vorteile gegenüber dieser. Die Faser ist nicht viel größer als ein menschliches Haar und benötigt für den Betrieb keine spezielle teure Ausrüstung.

St. Gallen (Schweiz). Bisher sind Glasfaserkabel die dominierende Technologie für die schnelle Datenübertragung über größere Distanzen. Neue Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass Flüssigkeiten das Potenzial besitzen, genauso gut zu sein wie Glasfasern und dabei Vorteile zu bieten, die Glasfasern möglicherweise in Zukunft völlig überflüssig machen. Die Rede hierbei ist von sogenannten Flüssigkernfasern.

Glasfaserkabel haben einen inneren Kern aus Glas. Dieser kann beim Biegen oder unter Spannung brechen. Die Reparatur von Fasern mit einem solchen Kern ist sehr kostspielig. Für kürzere Entfernungen werden daher Fasern mit festen Kunststoffkernen verwendet, die flexibler sind, aber wie Glasfasern empfindlich auf Zug reagieren. Ein Schweizer Unternehmen hat nun eine neue Art von Fasern mit einem alternativen Innenkern entwickelt, die diese Schwächen nicht haben.

Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in St. Gallen hat eine Faser mit einem flüssigen Kern aus Glycerin entwickelt, deren Mantel aus Fluorpolymer besteht. Diese Faser überträgt die Daten genauso schnell wie eine Glasfaser, ist aber flexibler und robuster als eine Glasfaser.

Dehnbare Flüssigkernfaser für die Datenübertragung

Das Empa-Team unter der Leitung von Rudolf Hufenus hat die Faser gedehnt und festgestellt, dass sie einer Dehnung von bis zu zehn Prozent standhalten kann. Wenn die Spannung nachlässt, nimmt die Faser wieder ihre ursprüngliche Länge an.

Das Team von Hufenus hat auch eine Maschine entwickelt, die Fasern produziert. Damit ist die Empa nach eigenen Angaben weltweit führend. „Zweikomponentenfasern mit festem Kern gibt es seit über 50 Jahren“,betont Hufenus. "Aber einen durchgehenden Flüssigkern zu fabrizieren, ist erheblich komplexer. Da muss schon alles genau zusammenpassen, damit das gelingt.“

Der Kern wird durch den Rand der Linse geschärft und lenkt das Licht nach außen um. Solange der Brechungsindex der Flüssigkeit in seinem Inneren höher ist als der des Mantels, bleibt das Licht in ihm. Alle Materialien müssen zudem bei unterschiedlichen Temperaturen stabil sein.

Herstellung der Faser unter hohen Temperaturen

„Die beiden Komponenten der Faser müssen zusammen unter hohem Druck und bei 200 bis 300 Grad Celsius durch unsere Spinndüse laufen“, erklärt Hufenus. „Wir brauchen also eine Flüssigkeit mit passendem Brechungsindex für die Funktionalität und mit möglichst geringem Dampfdruck für die Herstellung der Faser.“ So ist die Wahl letztendlich auf eine Hülle aus Fluoropolymer und den Glycerinkern gefallen.

1842 war der Schweizer Physiker Jean-Daniel Colladon der erste, der Licht durch einen Wasserstrahl leitete. Damit legte er eine der physikalischen Grundlagen für die heutige Glasfasertechnologie.

Die Entwickler der neuartigen Faser glauben, dass die Flüssigkernfaser auch für andere Zwecke eingesetzt werden kann. „Wir erwarten, dass sich unsere flüssig gefüllten Fasern nicht nur für Signalübertragung und Sensorik, sondern auch für Kraftübertragung in der Mikromotorik und Mikrohydraulik einsetzen lassen“, erläutert Hufenus überzeugt. „Die Zusammensetzung von Mantel und Kern kann jeweils an die Anforderungen einer Anwendung angepasst werden.“

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