6G要来了!?这些新材料将大有所为!
来源 : 公开网络
作者 : 公开网络
时间 : 2021-09-22

据了解,6G将可能使用太赫兹(THz)频段,其传输能力可能比5G提升100倍,网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。

具体到太赫兹(Terahertz,THz)本身来说,它是一个频率单位,其表示电磁波的振荡频率。它英文名称中的“T”,和硬盘中的“TB”一样,都是数量单位,其中1THz= 1012Hz。故此,太赫兹一般指频率在0.1~10 THz(波长为 3000~30μm)范围内的电磁波,其介于红外光波和微波之间。但是太赫兹通信技术尚未成熟,这对于集成电子、新材料等技术是个不小的挑战。与5G相比,6G用新材料的性能要求更为苛刻。6G通信用材料品种异常丰富,从天线材料、导热散热材料、高频覆铜板基材、电磁屏蔽材料等都有着巨大的市场空间。6G的布局必将带动整个产业链的发展,推动供给侧改革,新材料企业面临着机遇和挑战。

 

天线材料

目前5G最高使用毫米波频段,未来可能随着芯片或者物理技术的成熟, 6G是否会进入太赫兹频段,还要看5G毫米波大规模商业后的应用程度和带来的技术价值,但当前对太赫兹的研究是不可或缺的。

太赫兹频段是指100GHz-10THz,是一个频率比5G高出许多的频段。从通信1G(0.9GHz)到现在的4G(1.8GHZ以上),我们使用的无线电磁波的频率在不断升高。

6G通信同样需要使用天线,但由于其使用的是太赫兹频段,比5G使用频段的频率更高,所以与改性聚酰亚胺相比,LCP可能更适合做天线材料。这是因为在高频阶段,MPI的传输将受到限制,该波段LCP优势明显,更高频率的信号传输要求以及生产成本降低将促使LCP材料加快替代进程。

 

高频覆铜板基材 

目前常见的高频高速覆铜板用特种树脂材料主要有碳氢树脂、PTFE、PPE(也称PPO)、LCP等。

1. PTFE

PTFE俗称塑料王,具有低损耗、小介电常数和较好的绝缘性,PTFE薄膜是制造电容器、无线电绝缘衬垫、绝缘电缆、马达及变压器的理想材料,也是航空航天、军工、5G通讯等工业电子部件不可缺少的材料,PTFE优异的介电性也使其成为6G高频覆铜板基材的重要备选材料之一。

2. PPE(PPO)

聚苯醚(PPE)具有比重低、吸水率低、优异的耐热性和耐化学性、良好的电绝缘性、优异的介电性等优点。同时还具备对铜箔的粘结性,非常适合应用于高频高速覆铜板。

3. LCP 

作为一种液晶高分子化合物,LCP具有高强度、高耐热性、极小的线膨胀系数极小、阻燃性和介电性质优良等特点。

LCP的分子主链上存在大量的刚性苯环,这决定了LCP独特的加工性质,LCP加热到一定温度时,只要稍微给一点剪切力就会拥有水一样的流动性,这一特性使LCP更容易成型薄壁或薄膜产品。

电子电气是LCP的主要市场,除了柔性覆铜板以外,LCP还可应用于手机天线、人造卫星电子部件等。

 

电磁屏蔽材料

太赫兹波段的电磁波比穿透力差,衰减大,覆盖能力会大幅度减弱,因此6G对信号的抗干扰能力要求很高,需要大量的电磁屏蔽器件。目前,广泛应用的电磁屏蔽材料主要有导电布、导电橡胶、导电泡棉、导电涂料、吸波材料、导电屏蔽胶带等。

常用电磁屏蔽材料简介

导热散热材料

对电子设备而言,其可靠性越高,无故障工作的时间就越长,从而越能提高产品竞争力以及提升用户的体验。导热材料主要用于解决电子设备的热管理问题。运行中产生的热量将直接影响电子产品的性能和可靠性。

试验已经证明,电子元器件温度每升高2°C,可靠性下降10%;温升50°C时的寿命只有温升25°C时的1/6。随着集成电路芯片和电子元器件体积不断缩小,其功率密度却快速增加,散热问题已经成为电子设备亟需解决的问题。

石墨烯是已知的导热系数最高的物质,理论导热率达到5300W/(m*K),远高于石墨,它是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体,厚度仅为0.335nm,又称为单层石墨,是碳纳米管、富勒烯的同素异形体。

石墨烯的快速导热特性与快速散热特性,使其成为传统石墨散热膜的理想替代材料,成为6G行业中广泛应用的导热散热材料。

除此之外,石墨烯还可以用于核心的半导体领域以及6G相关的辅助器件(超级电容器、散热元件和天线等)。

由于6G设备需要的能量将比现在的4G和5G手机更少,可以使用超级电容器来取代锂电池。超级电容器虽然容量不如锂电池,但拥有比锂离子电池更高的能量密度、更长的使用寿命和更快的充放电速度,因此在对容量需求较低时是更好的储能选择。石墨烯卓越的导电性、比表面积以及与新电解质材料的兼容性使其成为超级电容器的首选材料之一。同时,石墨烯基赝电容也得到了广泛的研究,根据预测其甚至具有比超级电容器更加广阔的发展前景。

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