Datenübertragung: Flüssigkernfaser könnte Glasfaser ersetzen
Schnelles Internet wird meist über Glasfaser übertragen. Die transparenten Fasern ermöglichen die schnelle Übertragung großer Mengen an Daten über große Entfernungen. Aber sie haben auch Nachteile. Eine neue Faser könnte diese beheben.
Glasfaserkabel haben einen festen Kern, und der kann durch Biegung oder Zug brechen, die Reparatur kann dann sehr aufwendig sein . Fasern mit einem Kunststoffkern aus Plexiglas (Polymethylmethacrylat, PMMA) oder Polycarbonat, die für kürzere Strecken eingesetzt werden, sind zwar biegsamer, reagieren aber ähnlich empfindlich auf Zug. Eine neuartige, in der Schweiz entwickelte Faser soll diese Schwächen nicht haben.
Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in St. Gallen hat eine Faser mit einem flüssigen Kern aus Glycerin entwickelt. Die Hülle besteht aus einem Fluoropolymer. Durch diese Faser können Daten ebenso schnell übertragen werden wie mit Glasfaser. Dabei ist die Flüssigkernfaser aber deutlich biegsamer und robuster.
Die Faser ist dehnbar
Das Empa-Team um Rudolf Hufenus hat die Faser gedehnt und dabei festgestellt, dass sie bis zu zehn Prozent Dehnung aushält. Lässt der Zug nach, nimmt die Faser wieder ihre ursprüngliche Länge an.
Hufenus' Team hat auch eine Maschine entwickelt, die Fasern herstellt. Damit ist die Empa nach eigenen Angaben weltweit führend. "Zweikomponentenfasern mit festem Kern gibt es seit über 50 Jahren" , sagte Hufenus(öffnet im neuen Fenster) . "Aber einen durchgehenden Flüssigkern zu fabrizieren, ist erheblich komplexer. Da muss schon alles genau zusammenpassen, damit das gelingt."
Wichtig ist, dass des Brechungsindex der Flüssigkeit deutlich größer ist als der Materials, aus dem der transparente Mantel besteht. Nur dann wird das Licht an der Grenzfläche sauber gespiegelt und bleibt innerhalb des Flüssigkerns. Zudem müssen alle Materialien temperaturstabil sein.
Die Faser läuft bei über 200 Grad durch die Spinndüse
"Die beiden Komponenten der Faser müssen zusammen unter hohem Druck und bei 200 bis 300 Grad Celsius durch unsere Spinndüse laufen" , sagte Hufenus. "Wir brauchen also eine Flüssigkeit mit passendem Brechungsindex für die Funktionalität und mit möglichst geringem Dampfdruck für die Herstellung der Faser." So sei die Wahl auf die Hülle aus Fluoropolymer und den Glycerinkern gefallen.
Bei der Konstruktion ließ sich das Team von einem Vorgänger inspirieren: 1842 kam der Genfer Physiker Jean-Daniel Colladon als erster auf die Idee, Licht durch einen Wasserstrahl zu leiten. Damit legte er eine der physikalischen Grundlagen für die heutige Glasfasertechnik.
Die Entwickler gehen davon aus, dass die Flüssigkernfaser noch 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" , sagte Hufenus. Die Zusammensetzung von Hülle und Kern könne jeweils auf die Anforderungen einer Anwendung angepasst werden.
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