Schweizer Entwicklung: Flüssigkernfasern beheben die Nachteile von Glasfaserübertragungen

Durch die immer weiter voranschreitende Digitalisierung fallen weltweit enorme Datenmengen an. Diese müssen in vielen Fällen zudem möglichst schnell transportiert werden. Bisher werden dafür in aller Regel Glasfaserkabel verwendet. Die physikalischen Grundlagen dafür wurden bereits im Jahr 1842 gelegt. Damals leitete der Physiker Jean-Daniel Colladon erstmals Licht durch einen Wasserstrahl. Seit rund fünfzig Jahren gibt es nun auch die darauf basierenden Glasfaserkabel. Diese bringen allerdings ein Problem mit sich: Sie verfügen über einen festen Kern. Bei zu viel Zug oder Biegung kann dieser brechen. Reparaturen wiederum sind nur unter großen Mühen möglich. Auf kürzeren Strecken werden daher schon heute teilweise Fasern mit einem Kunststoffkern eingesetzt. Auch diese sind allerdings anfällig für zu starken Zug. Forscher der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt haben sich daher nach einer besseren Alternative umgesehen.

Die Fasern lassen sich um bis zu zehn Prozent ausdehnen

Das Ergebnis: Sie entwickelten eine Faser mit einem flüssigen Kern aus Glycerin. Dieser wird von einem Fluoropolymer umhüllt. Ausführliche Tests haben zudem gezeigt: Die Datenübertragung ist genauso schnell wie bei einem klassischen Glasfaserkabel. Gleichzeitig erwies sich die neue Konstruktion aber als deutlich biegsamer und robuster. Konkret hat das Team eine solche Faser unter anderem um bis zu zehn Prozent gedehnt. Dies führte nicht zu bleibenden Schäden. Im Gegenteil: Nachdem der Zug nachließ, nahm die Faser einfach wieder ihre ursprüngliche Form an. Im Idealfall könnte dies dazu führen, dass die Verlegung der Kabel vereinfacht und damit preiswerter wird. Außerdem könnte sich die Zahl der Ausfälle reduzieren, weil die Flüssigkernfasern schlicht seltener kaputt gehen. Das Endergebnis der Forschungsarbeit scheint also durchaus vielversprechend zu sein. Bis dahin mussten die Forscher aber einige Schwierigkeiten überwinden.

Die Materialien müssen Temperaturen von 200 bis 300 Grad aushalten

So mussten zunächst zwei Materialien gefunden werden, bei denen der Brechungsindex der Flüssigkeit deutlich höher liegt als der des Mantels. Denn nur dann können die Daten korrekt übertragen werden. Außerdem müssen beide Materialien enorm hohe Temperaturen aushalten können. Der Hintergrund: Bei der Herstellung der Flüssigkernfasern müssen diese bei Temperaturen von 200 bis 300 Grad Celsius durch eine Spinndüse laufen. Außerdem ist der Produktionsprozess extrem komplex. Schon kleinere Abweichungen können zu Verfehlungen führen. Bei diesen Herausforderungen blieben dann nur noch Fluoropolymer und Glycerin als Ausgangsmaterialien über. Die Hoffnungen der Forscher gehen zudem über die reine Nutzung als Glasfaser-Ersatz hinaus. Vielmehr gehen sie davon aus, dass sich die Kombination aus flüssigem Kern und transparenter Hülle auch für andere Aufgaben nutzen lässt. Als Beispiel nannten sie unter anderem die Kraftübertragung in der Mikromotorik und Mikrohydraulik.

Via: Empa