5G時(shí)代，塑料催生消費(fèi)電子加速升級(jí)

相信不少人在2020年都感受到5G帶給社會(huì)的巨大變化，5G技術(shù)的普及，不僅讓通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速升級(jí)，而且其涉及到的無人駕駛、智能家居、智慧醫(yī)療等方面也大大增加了便捷性，疫情期間5G就發(fā)揮了極大的作用。那么，在5G到來的時(shí)代，消費(fèi)電子將會(huì)如何在塑料的助推下加速升級(jí)呢？下面模切之家?guī)黄鹆私庖幌隆?/span>

5G時(shí)代的到來，毋庸置疑，對(duì)社會(huì)各行各業(yè)都將產(chǎn)生深刻深遠(yuǎn)的影響，尤其是與普通消費(fèi)者生活密切相關(guān)的以智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備為核心的消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)。

中國(guó)工信部于去年六月正式向中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)廣電發(fā)放5G（即第五代）商用牌照，標(biāo)志著中國(guó)正式進(jìn)入了5G商用時(shí)代。

作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)具有速率極高、容量超大、時(shí)延極低的三大特征。其峰值理論傳輸速度可達(dá)10Gbps，比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快出百倍，將帶來高速率、低時(shí)延、可靠安全的增強(qiáng)型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

5G網(wǎng)絡(luò)能夠靈活地支持各種不同的設(shè)備，除了支持手機(jī)和平板計(jì)算機(jī)外，5G網(wǎng)絡(luò)將還支持可佩戴式設(shè)備、機(jī)器人，而且VR/AR、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智慧城市、無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)等概念將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，5G還將進(jìn)一步應(yīng)用到工業(yè)、醫(yī)療、安全等領(lǐng)域，能夠極大地促進(jìn)這些領(lǐng)域的生產(chǎn)效率，以及創(chuàng)造出新的生產(chǎn)方式。

材料是感知未來世界和實(shí)現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新的源泉。5G的到來無疑將要求電子設(shè)備具有更強(qiáng)的散熱能力和更小的尺寸，這將促進(jìn)天線材料、手機(jī)外殼材料、電磁屏蔽材料，導(dǎo)熱和散熱材料等許多領(lǐng)域的材料升級(jí)。一般而言，5G需要低介電，高導(dǎo)熱率和高電磁屏蔽的高分子材料。

5G將帶動(dòng)新材料需求，尤其是石墨烯等散熱材料。

在過去的幾年中，全球智能手機(jī)市場(chǎng)銷售不斷下降，而5G技術(shù)被視為唯一的生機(jī)。2020年及之后，全球?qū)⒂瓉?G手機(jī)的更換潮，即使新冠疫情肆虐，也阻止不住這一波洶涌的“后浪”。隨著5G手機(jī)產(chǎn)品對(duì)功能的要求不斷提高，材料面臨著更高的性能要求和技術(shù)挑戰(zhàn)。

手機(jī)天線材料

天線是手機(jī)中用于接收和發(fā)射信號(hào)的輻射單元，是影響手機(jī)信號(hào)的最關(guān)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(hào)低損耗傳輸?shù)男枨?，MPI（改性聚酰亞胺）、LCP（液晶聚合物）有望成為5G時(shí)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(jié)構(gòu)、共混和復(fù)合改性等方法。雖然MPI在傳輸損耗、尺寸穩(wěn)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(jié)晶材料，在10-15GHz的超高頻甚至極高頻的信號(hào)處理上的表現(xiàn)有望媲美LCP天線，且MPI價(jià)格適中，故在5G發(fā)展前期，MPI有望替代部分PI，成為天線的重要過渡材料。

在4G時(shí)代之前，PI（聚酰亞胺）或MPI（改性聚酰亞胺）材料通常用作消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的電路絕緣基基材。但是，隨著5G技術(shù)的落地，高頻信號(hào)傳輸中PI或MPI材料的短板變得非常明顯。最大的問題是射頻信號(hào)損耗大，并且隨著傳輸頻率的增加，信號(hào)損耗將越來越大。通信質(zhì)量將受到影響。

是否有低損耗、3D可折彎、高介電常數(shù)的材料，直接影響著手機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。LCP （液晶聚合物）是一種新型熱塑性有機(jī)材料，在微波/毫米波頻段內(nèi)介電常數(shù)低、損耗小，同時(shí)LCP材料靈活性和強(qiáng)度也比PI材料更好，可以大大提高消費(fèi)電子產(chǎn)品空間利用效率，因此LCP天線被認(rèn)為有望替代傳統(tǒng)PI天線材料，成為下一代主流天線。

住友化學(xué)（Sumitomo Chemical）在上半年推出了兩種具有非常低介電常數(shù)和非常低損耗因子的LCP，并提供數(shù)據(jù)說明電氣工程師更好地理解和模擬這些化合物。

這兩種LCP聚合物分別為SumikaSuper? E6205L及SumikaSuper SR1205L，它們的介電常數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)LCP等級(jí) - 這是更可靠的、更大容量的數(shù)據(jù)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(yīng)用需求。

由于SR1205L的配方設(shè)計(jì)采用了一種新型的LCP基化學(xué)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(nèi)依然可進(jìn)行可靠數(shù)據(jù)傳輸。

住友化學(xué)表示，該公司可根據(jù)特定的連接器設(shè)計(jì)和厚度要求，幫助電氣工程師選擇合適的LCP等級(jí)，并提供適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，讓工程師更好、更快和更高質(zhì)量地設(shè)計(jì)組件。

手機(jī)后蓋材料

5G技術(shù)的高傳輸率將對(duì)智能手機(jī)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響。5G所采用的MIMO（大規(guī)模輸入輸出）技術(shù)使得手機(jī)中需要更多的空間來部署大量天線，當(dāng)前手機(jī)選用的金屬材料卻會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾，5G手機(jī)后蓋的“去金屬化”已經(jīng)勢(shì)不可擋。

5G手機(jī)后蓋的“去金屬化”已經(jīng)勢(shì)不可擋。

手機(jī)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(jī)所用。而塑料后蓋因成本低廉、性價(jià)比高，符合5G手機(jī)初期降低成本、占領(lǐng)市場(chǎng)的需求，有機(jī)會(huì)成為中低端智能手機(jī)機(jī)身的重要選擇。

在這些非金屬材料中，科思創(chuàng)（Covestro）提供的?？烁?SR多層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(hù)膜，而PC具有良好的韌性，可作為內(nèi)層帶顏色的保護(hù)膜。通過這種方案，結(jié)合全新的制造工藝，生產(chǎn)的手機(jī)后蓋有玻璃般質(zhì)感，但不易碎。與傳統(tǒng)金屬組件不同，高頻輻射可穿透這種薄膜。

科思創(chuàng)特殊薄膜大中華區(qū)總監(jiān)趙洪義解釋道：“我們的薄膜解決方案不僅可以滿足毫米波長(zhǎng)的無線電高頻率傳輸要求，更可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的3D造型設(shè)計(jì)?！?/span>

這款可3D成型的適用5G手機(jī)的透明薄膜經(jīng)專門設(shè)計(jì)，為手機(jī)品牌提供了更高的設(shè)計(jì)自由度，手機(jī)制造商可以利用UV納米壓印和非導(dǎo)真空鍍膜（NCVM）等裝飾技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)尚的手機(jī)背蓋效果。

目前，塑料的“手感”和“顏值”正逐步向高端的3D玻璃靠攏，且加工生產(chǎn)流程遠(yuǎn)少于玻璃，正逐步擺脫“低端”的刻板印象，市場(chǎng)占有率有望進(jìn)一步提升。

輕和薄，已成為消費(fèi)電子行業(yè)的目標(biāo)，尤其是移動(dòng)智能設(shè)備，例如手機(jī)，筆記本電腦等產(chǎn)品。5G的問世要求消費(fèi)類電子產(chǎn)品具有更強(qiáng)大的熱處理能力和更輕的機(jī)身。塑料材料在消費(fèi)電子產(chǎn)品的輕量化中起著重要作用。

從材料角度突破同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)，已成為一些消費(fèi)類電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的“葵花寶典”。關(guān)于5G領(lǐng)域的材料，現(xiàn)在迫切需要解決的就是功能材料，包括電子屏蔽材料和散熱材料。

電磁屏蔽材料

隨著5G的到來，高頻率的引入、硬件零部件的升級(jí)以及聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及天線數(shù)量的成倍增長(zhǎng)，使得設(shè)備與設(shè)備之間及設(shè)備本身內(nèi)部的電磁干擾無處不在，電磁干擾和電磁輻射對(duì)電子設(shè)備的危害也日益嚴(yán)重，電磁屏蔽材料的作用愈發(fā)明顯。電磁屏蔽是利用屏蔽材料阻隔或衰減被屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播，其原理是屏蔽材料對(duì)電磁波進(jìn)行反射和吸收。

目前，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域的電磁屏蔽材料主要以聚合物或?qū)щ姼叻肿宇悶橹鳎袑?dǎo)電塑料器件、導(dǎo)電硅膠等。電磁屏蔽電子材料領(lǐng)先者漢高公司在5G時(shí)代的通訊設(shè)備、智能手機(jī)等領(lǐng)域都有布局，包括芯片級(jí)電磁干擾（EMI）屏蔽解決方案。該解決方案包括在封裝體內(nèi)提供分腔式的屏蔽保護(hù)和在封裝表面提供覆膜式屏蔽保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)更小、更輕薄的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

導(dǎo)熱散熱材料

在5G時(shí)代，消費(fèi)類電子產(chǎn)品后殼的功率在非金屬化之后就加大了，因此整個(gè)散熱系統(tǒng)都需要做出改變。導(dǎo)熱材料主要用于解決電子設(shè)備的散熱問題，用于熱源和散熱器的接觸界面之間。通過使用導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于空氣的熱接口材料，可以提高電子元件的散熱效率。

導(dǎo)熱散熱材料可以幫助降低生產(chǎn)成本。

芯片是消費(fèi)電子產(chǎn)品的核心部件，隨著芯片的高度集成，功率越來越大，芯片散熱效果越顯重要。陶氏（Dow）公司新推出了全新5G設(shè)備導(dǎo)熱材料 - 陶熙TM（DOWSILTM）TC-4040點(diǎn)膠式導(dǎo)熱凝膠。該產(chǎn)品達(dá)到UL 94 V-0的標(biāo)準(zhǔn)，可自動(dòng)點(diǎn)膠，是一種可輕松點(diǎn)膠的熱接口材料（TIM），以代替預(yù)制的導(dǎo)熱墊片進(jìn)行熱傳遞、應(yīng)力消除和減震，也可以作為間隙填縫料，具有可重工的性能。此外，產(chǎn)品還支持絲網(wǎng)印刷。據(jù)悉，產(chǎn)品在經(jīng)歷了1000小時(shí)150℃老化測(cè)試、-45℃至-125℃條件下1000次循環(huán)沖擊測(cè)試、1000小時(shí)雙85高溫高濕老化測(cè)試等之后，依然堅(jiān)挺。

另外，室溫下有長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的保質(zhì)期。總之，它既可說明5G設(shè)備高效導(dǎo)熱，又能實(shí)現(xiàn)高效組裝，降低生產(chǎn)成本。

在眾多導(dǎo)熱方式中，石墨原料是近幾年消費(fèi)性電子產(chǎn)品中的主流應(yīng)用，因?yàn)槭哂心透邷亍崤蛎浵禂?shù)小、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性、化學(xué)性穩(wěn)定、可塑性大等特點(diǎn)。而合成石墨材料/高導(dǎo)熱石墨膜是利用石墨的優(yōu)異導(dǎo)熱特性所開發(fā)的新型散熱材料。

未來趨勢(shì)

今年1月在美國(guó)拉斯韋加斯舉行的第53屆CES（國(guó)際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)）上，5G和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)主題列在展會(huì)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(chuàng)新未來。

隨著中國(guó)對(duì)以5G基站建設(shè)為領(lǐng)頭羊的“新基建”的大力推進(jìn)，5G作為人工智能、大數(shù)據(jù)中心等其它幾大“新基建”領(lǐng)域的信息連接平臺(tái)，將為各行各業(yè)帶來巨大的發(fā)展空間，推動(dòng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)前進(jìn)。

由于5G通信在傳輸速率、信號(hào)強(qiáng)度等方面有了很大的提高，因此從基站端到手機(jī)等應(yīng)用端的各種材料的性能提出了更高的需求和更高的要求，5G新材料產(chǎn)業(yè)也迎來了新的藍(lán)海。因?yàn)?G產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)過程需要多種所有材料均由塑料制成。這不僅為塑料材料的創(chuàng)新研究提供了機(jī)會(huì)，而且為塑料材料的應(yīng)用和開發(fā)開辟了道路。

新基建依托5G技術(shù)，將為各行各業(yè)帶來發(fā)展空間。

在需求和技術(shù)的推動(dòng)下，技術(shù)與關(guān)鍵材料正成為5G時(shí)代的核心。占領(lǐng)重要的材料資源也等同于搶占5G市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。順應(yīng)5G的發(fā)展趨勢(shì)，不斷提高塑料產(chǎn)品的性能，生產(chǎn)出具有獨(dú)特性能和優(yōu)良品質(zhì)的材料來滿足5G產(chǎn)業(yè)建設(shè)的需求，已成為塑料行業(yè)和企業(yè)面對(duì)5G機(jī)遇時(shí)必須承受的重要挑戰(zhàn)。

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