1. Giới thiệu

Trong việc truyền tải và xử lý thông tin, cáp quang (OFC) đóng vai trò vô cùng quan trọng. Chúng được coi là những tuyến đường cao tốc của viễn thông và tin học. Do đó, việc đảm bảo kết nối an toàn mọi lúc là vô cùng cần thiết. Tuy nhiên, đôi khi tuổi thọ hoạt động của cáp quang có thể bị đe dọa bởi loài gặm nhấm, ví dụ như khi cáp quang được lắp đặt trong các ống dẫn mà chuột dễ dàng tiếp cận. Trong những môi trường như vậy, cáp quang cần được bảo vệ, bởi vì chuột có bản năng gặm nhấm và tấn công cáp quang khi lối ra của chúng bị cản trở trong các ống dẫn này.

Để thiết kế cáp tối ưu, các nhà sản xuất cáp thường ưu tiên sử dụng vật liệu kết hợp giữa khả năng gia cường và khả năng chống chuột. Họ cũng muốn cáp quang (OFC) phải linh hoạt, nhẹ và có đường kính nhỏ. Vật liệu gia cường cho cáp quang cách điện chủ yếu là aramid và ở mức độ ít hơn là thủy tinh E. Việc sử dụng aramid rất phổ biến và đang tăng nhanh chóng do sự kết hợp tuyệt vời giữa các đặc tính cơ học và hóa học, cùng với khả năng gia công tốt, tạo ra các loại cáp quang tiết kiệm chi phí với hiệu suất tuyệt vời và độ tin cậy lâu dài. Tuy nhiên, câu hỏi liệu thủy tinh E và aramid có đảm bảo khả năng chống chuột đầy đủ hay không thường được đặt ra. Rất khó để có được câu trả lời rõ ràng từ người dùng cuối của cáp quang. Ví dụ, kinh nghiệm của người dùng cuối cáp quang ở Thụy Sĩ cho thấy trong một số trường hợp, cả cáp gia cường bằng thủy tinh E và aramid đều bị chuột phá hoại nghiêm trọng đến mức không còn hoạt động bình thường nữa. Để làm rõ tình hình về khả năng chống chuột và hỗ trợ các nhà sản xuất cáp quang cách điện, chúng tôi đã quyết định hợp tác với một trong những khách hàng Thụy Sĩ của mình để mời viện nghiên cứu độc lập TNO (một tổ chức nghiên cứu khoa học ứng dụng của Hà Lan) tiến hành một nghiên cứu trong điều kiện thực tế nhằm kiểm tra khả năng chống chuột của một số loại cáp quang.

2. Thực nghiệm

Thiết lập thử nghiệm

Để kiểm tra khả năng kháng cự của loài gặm nhấm đối với các OFC, TNO đã sử dụng chuột Sprague Dawley được nuôi trong lồng được thiết kế đặc biệt cho nghiên cứu này. Những chiếc lồng này được chia thành hai ngăn bằng một vách ngăn có lỗ tròn để nối hai ngăn (xem Hình 1). Một ngăn được chiếu sáng và ngăn còn lại được làm tối. Trong các thử nghiệm, lối vào ngăn tối, nơi đặt thức ăn của chuột, đã bị chặn bởi các OFC đang được thử nghiệm. Vì loài gặm nhấm thích môi trường tối, chúng sẽ dành phần lớn thời gian ở phía tối. Vì vậy, có hai tác nhân kích thích để chuột đi vào ngăn tối. Trong suốt thời gian thử nghiệm, chuột được uống nước tự do. Sau khi chuột quen với điều kiện trong lồng, các thử nghiệm đầu tiên đã được bắt đầu.

Hình 1: Lồng thử nghiệm được chia thành hai ngăn.

Vào đầu các thử nghiệm, ba con chuột được nhốt trong các ngăn có ánh sáng của mỗi lồng trong hai ngày liên tiếp, trong khi lỗ trên vách ngăn bị bịt kín bởi thiết kế OFC đang được thử nghiệm (xem Hình 2). Sau giai đoạn này, chuột được chuyển sang các lồng khác trong bốn ngày và sau đó được đưa trở lại lồng thử nghiệm thêm hai ngày nữa.

Hình 2: Lỗ hổng trên vách ngăn bị bịt kín bởi các OFC đang được thử nghiệm.

Các thiết kế OFC đã được đánh giá

Chín thiết kế OFC khác nhau đã được đánh giá về khả năng chống chuột. Tất cả các thiết kế này đều thuộc nhóm các thiết kế chiếm phần lớn thị trường OFC. OFC có thể được chia thành hai loại:

1. Các thiết kế cáp quang tiêu chuẩn sử dụng sợi aramid hoặc sợi thủy tinh E (có hoặc không tẩm) làm vật liệu gia cường bên dưới lớp vỏ ngoài bằng PE (Hình 3a đến 3d).

2. Các thiết kế OFC đặc biệt để chống lại sự tấn công của chuột, ví dụ như cấu trúc hai lớp hoặc cấu trúc với PA12 hoặc thép lượn sóng (Hình 3e đến 3i).

Hình 3a: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC tiêu chuẩn. Hình 3b: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC tiêu chuẩn.

Hình 3c: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC tiêu chuẩn.Hình 3d: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC tiêu chuẩn.

Hình 3e: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC đặc biệt.Hình 3f: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC đặc biệt.

Hình 3g: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC đặc biệt.Hình 3h: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC đặc biệt.

Hình 3i: Mặt cắt ngang của một thiết kế OFC đặc biệt.

3. Kết quả và thảo luận

Sau hai giai đoạn thử nghiệm, mỗi giai đoạn kéo dài hai ngày, thiệt hại do chuột tấn công đã được kiểm tra. Trong Hình 4a đến 4i, bạn sẽ thấy hai hình ảnh của mỗi thiết kế cáp được thử nghiệm; hình ảnh phía trên cho thấy cáp bị hư hại ít nhất và hình ảnh phía dưới cho thấy cáp OFC bị hư hại nhiều nhất. Kết quả kiểm tra vĩ mô của các loại cáp cho thấy rõ sự khác biệt về mức độ hư hại giữa chín thiết kế cáp OFC. Nhưng, như bạn có thể thấy trong hình ảnh, tất cả các cáp OFC - ngoại trừ thiết kế thép lượn sóng/aramid - đều bị hư hại theo cách mà người ta có thể dự đoán rằng các đặc tính truyền dẫn lâu dài sẽ bị ảnh hưởng. Điều này cũng đúng với các thiết kế cáp OFC PE/sợi thủy tinh E-glass tẩm/băng chống thấm nước (Hình 4d) và PE/sợi thủy tinh E-glass tẩm/PE/aramid (Hình 4h), mặc dù các thiết kế này cho thấy mức độ hư hại ít nghiêm trọng hơn. Tuy nhiên, trên thực tế, người ta phải đối phó với các loài gặm nhấm không phải là động vật nuôi, điều này có thể dẫn đến các cuộc tấn công hung hăng và dai dẳng hơn trong trường hợp chuột bị mắc kẹt. Do đó, dựa trên kết quả thử nghiệm TNO, kết luận phải là trong số các thiết kế đã thử nghiệm, chỉ có thiết kế thép lượn sóng/aramid là hoàn toàn chống được chuột.

Khả năng chống chuột của cáp quang (OFC) cũng có thể được cải thiện bằng cách sử dụng lớp vỏ ngoài làm bằng polyamit vô định hình hoặc copolyme polyamit có độ cứng Shore D rất cao. Do đó, chúng tôi đề xuất các nhà thiết kế cáp nên cải thiện khả năng chống chuột của OFC bằng cách sử dụng thép lượn sóng (ví dụ: Zetabon) hoặc vỏ làm bằng polyamit vô định hình hoặc copolyme polyamit (ví dụ: Grilamid). Việc sử dụng thép lượn sóng dường như là lựa chọn tối ưu.

Giả thuyết cho rằng đường kính cáp ảnh hưởng đến khả năng chống chuột của cáp quang - theo đó, từ một đường kính cáp nhất định trở đi, khả năng chống chuột có thể được cải thiện - rất thú vị và việc nghiên cứu sâu hơn có thể mang lại lợi ích cho các nhà thiết kế cáp.

Hình 4a: Thiết kế cáp PE/aramid sau khi thử nghiệm; đường kính 13,5 mm.

Hình 4b: Thiết kế cáp PE/sợi thủy tinh E-glass được tẩm sau khi thử nghiệm; đường kính 11,8 mm.

Hình 4c: Thiết kế cáp PE/E-glass sau khi thử nghiệm; đường kính 9,5 mm.

Hình 4d: Thiết kế cáp PE/sợi thủy tinh E-glass tẩm/băng keo chống thấm nước sau khi thử nghiệm; đường kính 15,5 mm.

Hình 4e: Thiết kế cáp PE/sợi thủy tinh E-glass tẩm/PE/aramid sau khi thử nghiệm; đường kính 8,8 mm.

Hình 4f: Thiết kế cáp PE/aramid/PE/aramid sau khi thử nghiệm; đường kính 21 mm.

Hình 4g: Thiết kế cáp PE/PA12/aramid sau khi thử nghiệm; đường kính 8,5 mm.

Hình 4h: Thiết kế cáp PE/sợi thủy tinh E-glass tẩm/PE/aramid sau khi thử nghiệm; đường kính 15,7 mm.

Hình 4i: Thiết kế cáp PE/thép lượn sóng/PE/aramid sau khi thử nghiệm; đường kính 14,7 mm.

4. Kết luận

Dựa trên kết quả thử nghiệm, TNO kết luận rằng trong số các thiết kế cáp quang (OFC) được thử nghiệm, chỉ có thiết kế thép lượn sóng/aramid là hoàn toàn chống được chuột. Tất cả các thiết kế khác (gia cường bằng sợi thủy tinh E có hoặc không tẩm chất bảo quản - hoặc bằng aramid, hoặc với lớp vỏ bọc bằng PA12) đều không đủ khả năng chống lại sự tấn công của chuột. Nghiên cứu này chứng minh rõ ràng rằng nếu cần khả năng chống chuột, người ta phải đặc biệt chú ý đến thiết kế cáp.