Исследование ученых Пермского Политеха позволит повысить рабочие характеристики оптоволокна
Оптоволокно – это стеклянные нити, позволяющие передавать световой сигнал на большие расстояния без потерь и с высокой скоростью. Малые габариты, низкое энергопотребление, устойчивость к высоким и низким температурам высокому давлению и агрессивным средам принесли популярность оптоволоконным изделиям. Их применяют в различных видах волоконно-оптических датчиков, используемых в навигационных приборах (компактные гироскопы), медицине (измерение давления, частоты сердечных сокращений, температуры), системах мониторинга (предупреждение о возможных разрушениях зданий и сооружений). Уникальные эксплуатационные характеристики таких изделий открывают широкую перспективу их использования в небе и под водой, в Арктике и в космосе. Как повысить эффективность этих изделий, выяснили ученые Пермского Политеха.
Проведенное исследование способствует импортозамещению зарубежных технологий и вносит вклад в становление технологического суверенитета России. Разработка выполнена в рамках программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030». Исследование, опубликованное в журнале Polymers, рассматривает поведение одного из популярных разновидностей специального оптического волокна под названием Panda в условиях температурных аномалий.
При этом в расчет принимались не только температурные и эксплуатационные нагрузки, но и механические деформации из-за контактного взаимодействия компонентов оптоволокна. Еще на этапе производства, и тем более в ходе эксплуатации изделий из оптических волокон, они взаимодействуют между собой, с металлическими и неметаллическими элементами, в том числе с собственным защитным покрытием. В случае исследуемого оптоволокна Panda оно представляет собой два слоя полимерного материала, обработанного УФ-излучением для обеспечения его прочностных и функциональных характеристик.
«В рамках технологии производства получается оптическое волокно, поперечное сечение которого может отличаться от стандартов. Отклонения от стандартных габаритов или стандартного положения элементов волокна влияет на его работу. Проводя моделирование, мы варьировали эти параметры, чтобы определить параметры волокна, которое будет стабильно воспринимать изменения температуры и другие внешние воздействия.
Кроме того, определив, как защитное покрытие и его толщина влияет на поведение конструкции в целом, можно решить задачу о минимизации габаритных размеров защитного покрытия без потери его функциональности. А значит, сделать оптоволокно более компактным и за счет этого уменьшать размеры изделий из него», — поясняет старший научный сотрудник, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат технических наук Анна Каменских.
Ученые Пермского Политеха построили математическую модель оптоволокна, в которой учли остаточные напряжения в волокнах, возникающие в процессе их производства, и характеристики защитного покрытия. Это позволило исследователям оценить способность оптоволокна передавать сигнал под воздействием негативных факторов, которым оно подвергается в процессе практического применения (изгиб, натяг, контакт с внешними объектами).
«Созданная модель позволяет исследовать отклонения от проектных размеров всех элементов конструкции, а также рассмотреть свободную намотку волокна. Благодаря описанию материалов волокна в рамках сложных моделей поведения мы получили более полное представление о работе конструкции в широком диапазоне температур», — рассказывает ведущий инженер, старший преподаватель кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ Юлия Лесникова.
«При работе в условиях существенных перепадов температур волокно постоянно деформируется, из-за чего может снижаться качество передаваемого сигнала. Проведя серию численных экспериментов, удалось установить, что на это влияют не только внешние факторы, но и полимеры защитного покрытия, — комментирует полученные результаты доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат технических наук Александр Труфанов.
— При отрицательных температурах внутренняя мягкая прослойка защитного покрытия как бы затвердевает, а при положительных температурах, наоборот, размягчается. Данные эффекты по-разному сказываются на внутренних напряжениях и влияют на оптические характеристики волокна».
Применение полученных данных при производстве описанного оптоволокна и проектировании изделий из него позволит повысить эксплуатационные характеристики оптоволоконных датчиков, в которых они используются.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно