• 5G時代,塑料助推消費電子新一波高潮

     時間:2020-08-06 00:00:00    瀏覽次數:712    作者:
       中國工信部于去年六月正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G(即第五代)商用牌照,標志著中國正式進入了5G商用時代。作為新一代移動通信技術,5G網絡具有速率極高、容量超大、時延極低的三大特征。其峰值理論傳輸速度可達10Gbps,比4G網絡的傳輸速度快出百倍,將帶來高速率、低時延、可靠安全的增強型網絡服務。5G網




         中國工信部于去年六月正式向中國電信、中國移動、中國聯通、中國廣電發放5G(即第五代)商用牌照,標志著中 國正式進入了5G商用時代。作為新一代移動通信技術,5G網絡具有速率極高、容量超大、時延極低的三大特征。其峰值理論傳輸速度可達 10Gbps,比4G網絡的傳輸速度快出百倍,將帶來高速率、低時延、可靠安全的增強型網絡服務。5G網絡能夠靈活地支持各種不同的設備,除了支持手機和平板計算機外,5G網絡將還支持可佩戴式設備、機器人, 而且VR/AR、智能家居、車聯網、物聯網(IoT)、智慧城市、無人機網絡等概念將變為現實。此外,5G還將進一步 應用到工業、醫療、安全等領域,能夠極大地促進這些領域的生產效率,以及創造出新的生產方式。

         材料是感知未來世界和實現顛覆性創新的源泉。5G的來臨無疑要求電子設備等需要具備散熱更強大、體型更小等特 點,這將推動手機天線材料、手機外殼材料、電磁屏蔽材料、導熱散熱材料等多領域材料的更新換代。綜合來看, 5G需要低介電、高導熱和高電磁屏蔽的高分子材料。

         近兩年全球智能手機市場銷量下滑,5G技術則被視為最后的救命稻草。2020年全球迎來5G手機換機潮,哪怕新冠疫情的肆虐也阻擋不住這一波洶涌的“后浪”。隨著 5G 對手機產品功能要求的提高,材料面臨更高性能要求和技術挑戰



    手機天線材料



         天線是手機中用于接收和發射信號的輻射單元,是影響手機信號的最關鍵的組件之一。目前主流的天線材料聚酰亞胺 (PI)無法滿足5G通訊訊號低損耗傳輸的需求,MPI(改性聚酰亞胺)、LCP(液晶聚合物)有望成為5G時代天線 材料的主流選擇。PI的改性主要包括主鏈共聚、引入扭曲和非共平面結構、共混和復合改性等方法。雖然MPI在傳輸損耗、尺寸穩定性 和可彎折性等方面并不如LCP,但其通過改良氟化物配方,其效能也可得到提升,而且其成本只有LCP的70%。MPI是非結晶材料,在10-15GHz的超高頻甚至極高頻的信號處理上的表現有望媲美LCP天線,且MPI價格適中,故 在5G發展前期,MPI有望替代部分PI,成為天線的重要過渡材料。在4G及以前的時代,消費電子產品中一般使用PI(聚酰亞胺)或MPI(改性聚酰亞胺)材料做為電路絕緣基材,但隨 著5G技術的落地,PI或MPI材料在高頻信號傳輸上的短板非常明顯,其最大的問題就是射頻信號損耗大,并且隨著傳 輸頻率提高,信號損耗將越來越大,直接影響通訊質量。

         是否有低損耗、3D可折彎、高介電常數的材料,直接影響著手機數據傳輸的速度。LCP (液晶聚合物)是一種新型 熱塑性有機材料,在微波/毫米波頻段內介電常數低、損耗小,同時LCP材料靈活性和強度也比PI材料更好,可以大大 提高消費電子產品空間利用效率,因此LCP天線被認為有望替代傳統PI天線材料,成為下一代主流天線。住友化學(Sumitomo Chemical)在上半年推出了兩種具有非常低介電常數和非常低損耗因子的LCP,并提供數據 說明電氣工程師更好地理解和模擬這些化合物。這兩種LCP聚合物分別SumikaSuper? E6205L及SumikaSuper SR1205L,它們的介電常數低于標準LCP等級 - 這 是更可靠的、更大容量的數據傳輸所必需的特性。兩款LCP可注射成型或擠出,可滿足5G的應用需求。由于SR1205L的配方設計采用了一種新型的LCP基化學品,它的損耗因子更低,這可確保即使在千兆赫茲/毫米波頻 率范圍內依然可進行可靠數據傳輸。住友化學表示,該公司可根據特定的連接器設計和厚度要求,幫助電氣工程師選擇合適的LCP等級,并提供適當的數 據,讓工程師更好、更快和更高質量地設計組件。


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    手機后蓋材料




         5G技術的高傳輸率將對智能手機的設計產生重大影響。5G所采用的MIMO(大規模輸入輸出)技術使得手機中需要 更多的空間來部署大量天線,當前手機選用的金屬材料卻會對信號產生干擾,5G手機后蓋的“去金屬化”已經勢不 可擋。

         手機制造商將逐漸改用非金屬材料(陶瓷、玻璃或塑料等),其中玻璃多為高端機所用。而塑料后蓋因成本低廉、性 價比高,符合5G手機初期降低成本、占領市場的需求,有機會成為中低端智能手機機身的重要選擇。

         在這些非金屬材料中,PC/PMMA共擠薄膜解決方案脫穎而出。PMMA 具有較好的硬度和耐磨性,一般用在外部,作為透明的保護膜,而PC具有良好的韌性,可作為內層帶顏色的保護 膜。通過這種方案,結合全新的制造工藝,生產的手機后蓋有玻璃般質感,但不易碎。與傳統金屬組件不同,高頻輻 射可穿透這種薄膜。5G的來臨要求消 費電子具有更加強大的熱處理能力和更加輕薄化的機身,塑料材料在消費電子輕薄化中扮演著重要角色。



    未來趨勢




        今年1月在美國拉斯韋加斯舉行的第53屆CES(國際消費類電子產品展覽會)上,5G和物聯網(IoT)主題列在展會所聚 焦的11大主題之首位,并明確提出5G和AI(人工智能)將定義創新未來。隨著中國對以5G基站建設為領頭羊的“新基建”的大力推進,5G作為人工智能、大數據中心等其它幾大“新基建” 領域的信息連接平臺,將為各行各業帶來巨大的發展空間,推動中國經濟持續前進。由于5G通訊在傳輸速率、信號強度等方面的大幅度提升,對各類材料的性能從基站端到手機等應用端都提出了更多 的需求和更高的要求,5G新材料產業也迎來了新藍海。因為5G產業鏈建設過程中所需的多種材料都要用到塑料。這不僅對塑料行業的材料創新研發提供了契機,也為塑料材料的運用與發展打開了新的風口。

         在需求及技術的驅動下,關鍵材料和技術正在成為5G時代爭奪戰的核心,占領關鍵材料資源也相當于搶奪5G市場霸 主地位。順應5G發展的趨勢,不斷提升塑料產品的性能,生產出性能獨特且質量優異的材料以符合5G產業建設的需 求,成為塑料行業與企業當下面臨5G機遇時所不得不承受的重要挑戰。

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