{"id":14847,"date":"2021-08-02T11:36:27","date_gmt":"2021-08-02T09:36:27","guid":{"rendered":"https:\/\/www.m-q.ch\/?p=14847"},"modified":"2021-08-05T11:23:34","modified_gmt":"2021-08-05T09:23:34","slug":"fluessigkern-fasern-datenfluss-in-glycerin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.m-q.ch\/de\/fluessigkern-fasern-datenfluss-in-glycerin\/","title":{"rendered":"Fl\u00fcssigkern-Fasern: Datenfluss in Glycerin"},"content":{"rendered":"
\"Fl\u00fcssigkern-Fasern\"
Das Team von Rudolf Hufenus ist weltweit f\u00fchrend bei der Herstellung von Fl\u00fcssigkern-Fasern. Bild: Empa<\/figcaption><\/figure>\n

\u00abIn Sachen optisch leitender Polymerfasern haben wir schon alles M\u00f6gliche ausprobiert\u00bb, sagt Rudolf Hufenus. \u00abAber selbst mit den besten festen Faserkernen erreichen wir nie eine solche Elastizit\u00e4t wie mit unserer fl\u00fcssig gef\u00fcllten Faser.\u00bb Die besondere Kombination aus optischen und mechanischen Eigenschaften k\u00f6nnte der Zweikomponentenfaser der Empa nun neue Marktnischen er\u00f6ffnen.<\/p>\n

Um einzusch\u00e4tzen, worum es geht, hilft ein kleiner Rundblick auf die Szene: Glasfaserkabel sind f\u00fcr die Daten\u00fcbertragung \u00fcber lange Strecken ideal. Die Technik ist erprobt und wird in grossem Massstab eingesetzt. Doch Glasfasern lassen sich nur bedingt biegen und reagieren sehr empfindlich auf Zugbelastung. Denn wenn der gl\u00e4serne Kern der Faser reisst, ist es mit der Daten\u00fcbertragung vorbei.<\/p>\n

Fl\u00fcssigen Kern f\u00fcr Licht\u00fcbertragung nutzen?<\/strong><\/p>\n

Kunststofffasern werden typischerweise f\u00fcr k\u00fcrzere \u00dcbertragungsstrecken eingesetzt: f\u00fcr einzelne Geb\u00e4ude, Firmenareale oder in Fahrzeugen. Der Kern dieser Fasern besteht oft aus PMMA \u2013 bekannt auch als Plexiglas \u2013 oder aus dem Kunststoff Polycarbonat. Diese transparenten Materialien sind zwar biegsamer als Glas, aber fast ebenso empfindlich gegen Zugkr\u00e4fte. \u00abSobald sich ein Mikroriss im Faserkern bildet, wird Licht daran gestreut und geht verloren\u00bb, erl\u00e4utert Hufenus. \u00abDie Daten\u00fcbertragung wird also zun\u00e4chst schlechter, sp\u00e4ter kann der Faserkern an dieser geschw\u00e4chten Stelle sogar ganz reissen.\u00bb<\/p>\n

An dieser Stelle kommt die Expertise der Empa ins Spiel: Seit sieben Jahren steht in den Labors der Forschungsabteilung \u00abAdvanced Fibers\u00bb in St. Gallen eine Maschine, die kilometerlange, mit Fl\u00fcssigkeit gef\u00fcllte Fasern herstellen kann. Mit diesem Knowhow ist die Empa weltweit f\u00fchrend. \u00abZweikomponentenfasern mit festem Kern gibt es seit \u00fcber 50 Jahren\u00bb, so Hufenus. \u00abAber einen durchgehenden Fl\u00fcssigkern zu fabrizieren, ist erheblich komplexer. Da muss schon alles genau zusammenpassen, damit das gelingt.\u00bb<\/p>\n

K\u00f6nnte man diesen fl\u00fcssigen Kern nicht auch zur Licht\u00fcbertragung nutzen? \u00fcberlegte sich der Empa-Forscher. Er steht damit in guter Schweizerischer Tradition: Es war der Genfer Physiker Jean-Daniel Colladon, der 1842 erstmals Licht im Inneren eines Wasserstrahls entlang leitete \u2013 und damit eine der physikalischen Grundlagen f\u00fcr die heutige Glasfasertechnik entdeckte.<\/p>\n

F\u00fcr die Lichtleitung in Hohlfasern mit Fl\u00fcssigkern muss nun aber wieder alles zusammenpassen. Entscheidend ist der Unterschied des Brechungsindex zwischen der Fl\u00fcssigkeit und dem transparenten Mantelmaterial: Der Brechungsindex der Fl\u00fcssigkeit muss deutlich gr\u00f6sser sein als der des Mantelmaterials. Nur dann wird das Licht an der Grenzfl\u00e4che sauber gespiegelt wird und bleibt innerhalb des Fl\u00fcssigkerns gefangen.<\/p>\n

Zugleich m\u00fcssen alle Zutaten temperaturstabil sein. \u00abDie beiden Komponenten der Faser m\u00fcssen zusammen unter hohem Druck und bei 200 bis 300 Grad Celsius durch unsere Spinnd\u00fcse laufen\u00bb, sagt der Empa-Forscher. \u00abWir brauchen also eine Fl\u00fcssigkeit mit passendem Brechungsindex f\u00fcr die Funktionalit\u00e4t und mit m\u00f6glichst geringem Dampfdruck f\u00fcr die Herstellung der Faser.\u00bb Das Team entschied sich f\u00fcr einen Fl\u00fcssigkern aus Glycerin und eine H\u00fclle aus einem Fluoropolymer.<\/p>\n

Bis zu 10 Prozent reversible Dehnung<\/strong><\/h3>\n

Das Experiment gelang: Die erzeugte Faser h\u00e4lt bis zu zehn Prozent Dehnung aus und findet dann wieder in ihre Ursprungsl\u00e4nge zur\u00fcck \u2013 das kann keine andere optische Festkernfaser!<\/p>\n

Doch die Faser ist nicht nur extrem dehnbar, sie kann auch messen, wie weit sie gedehnt wurde. Hufenus und sein Team versetzten das Glycerin mit einer kleinen Menge fluoreszierenden Farbstoffs und untersuchten die optischen Eigenschaften dieser Leuchtfaser w\u00e4hrend des Dehnungsvorgangs. Ergebnis: Beim Dehnen der Faser verl\u00e4ngert sich der Weg des Lichts, die Zahl der Farbstoffmolek\u00fcle in der Faser bleibt hingegen konstant. Dies f\u00fchrt zu einer kleinen Farb\u00e4nderung des abgestrahlten Lichts, die man durch geeignete Elektronik messen kann. So kann die fl\u00fcssig gef\u00fcllte Faser eine L\u00e4ngen\u00e4nderung oder eine auftretende Zugbelastung anzeigen.<\/p>\n

\u00abWir erwarten, dass sich unsere fl\u00fcssig gef\u00fcllten Fasern nicht nur f\u00fcr Signal\u00fcbertragung und Sensorik, sondern auch f\u00fcr Kraft\u00fcbertragung in der Mikromotorik und Mikrohydraulik einsetzen lassen\u00bb, sagt Hufenus. Die exakte Zusammensetzung von Faserh\u00fclle und F\u00fcllung kann dann spezifisch auf die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden.<\/p>\n

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Weitere Themen:<\/strong> Frisch gedruckte Magnete<\/a><\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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