5G時代，塑料助推消費電子新一波高潮
5G時代的到來，毋庸置疑，對社會各行各業(yè)都將產(chǎn)生深刻深遠(yuǎn)的影響，尤其是與普通消費者生活密切相關(guān)的以智能手機、可穿戴設(shè)備為核心的消費電子產(chǎn)業(yè)。
5G時代的到來，對社會各行各業(yè)都將產(chǎn)生深刻深遠(yuǎn)的影響中國工信部于去年六月正式向中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G（即第五代）商用牌照，標(biāo)志著中國正式進(jìn)入了5G商用時代。
作為新一代移動通信技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)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(dá)10Gbps，比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快出百倍，將帶來高速率、低時延、可靠安全的增強型網(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，除了支持手機和平板計算機外，5G網(wǎng)絡(luò)將還支持可佩戴式設(shè)備、機器人，而且VR/AR、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智慧城市、無人機網(wǎng)絡(luò)等概念將變?yōu)楝F(xiàn)實。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現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新的源泉。5G的來臨無疑要求電子設(shè)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(dǎo)熱散熱材料等多領(lǐng)域材料的更新?lián)Q代。綜合來看，5G需要低介電、高導(dǎo)熱和高電磁屏蔽的高分子材料。
5G將帶動新材料需求，尤其是石墨烯等散熱材料。
近兩年全球智能手機市場銷量下滑，5G技術(shù)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(chǎn)品功能要求的提高，材料面臨更高性能要求和技術(shù)挑戰(zhàn)。
手機天線材料
天線是手機中用于接收和發(fā)射信號的輻射單元，是影響手機信號的最關(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通訊訊號低損耗傳輸?shù)男枨螅?strong>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(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處理上的表現(xiàn)有望媲美LCP天線，且MPI價格適中，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及以前的時代，消費電子產(chǎn)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(shù)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(zhì)量。
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材料，在微波/毫米波頻段內(nèi)介電常數(shù)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(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 - 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(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，讓工程師更好、更快和更高質(zhì)量地設(shè)計組件。
手機后蓋材料
5G技術(shù)的高傳輸率將對智能手機的設(shè)計產(chǎn)生重大影響。5G所采用的MIMO（大規(guī)模輸入輸出）技術(shù)使得手機中需要更多的空間來部署大量天線，當(dāng)前手機選用的金屬材料卻會對信號產(chǎn)生干擾，5G手機后蓋的“去金屬化”已經(jīng)勢不可擋。
5G手機后蓋的“去金屬化”已經(jīng)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(lǐng)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，科思創(chuàng)（Covestro）提供的模克福®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的無線電高頻率傳輸要求，更可以實現(xiàn)復(fù)雜的3D造型設(shè)計。”
這款可3D成型的適用5G手機的透明薄膜經(jīng)專門設(shè)計，為手機品牌提供了更高的設(shè)計自由度，手機制造商可以利用UV納米壓印和非導(dǎo)真空鍍膜（NCVM）等裝飾技術(shù)實現(xiàn)時尚的手機背蓋效果。
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，市場占有率有望進(jìn)一步提升。
輕、薄，一直是消費電子行業(yè)，尤其是移動智能設(shè)備如手機、筆記本電腦等產(chǎn)品不懈追求的目標(biāo)。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。
從材料角度突破同質(zhì)化競爭，已成為一些消費類電子產(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、硬件零部件的升級以及聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及天線數(shù)量的成倍增長，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電磁波進(jìn)行反射和吸收。
目前，廣泛應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域的電磁屏蔽材料主要以聚合物或?qū)щ姼叻肿宇悶橹�，有�?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時代的通訊設(shè)備、智能手機等領(lǐng)域都有布局，包括芯片級電磁干擾（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)，從而實現(xiàn)更小、更輕薄的電子產(chǎn)品設(shè)計。
導(dǎo)熱散熱材料
5G時代消費電子產(chǎn)品后殼非金屬化之后，其功率增大了，整個的散熱體系都需要改變。導(dǎo)熱材料主要用于解決電子設(shè)備的散熱問題，用于發(fā)熱源和散熱器的接觸接口之間，通過使用導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于空氣的熱接口材料，提高電子元器件的散熱效率。
芯片是消費電子產(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)，可自動點膠，是一種可輕松點膠的熱接口材料（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150℃老化測試、-45℃至-125℃條件下1000次循環(huán)沖擊測試、1000小時雙85高溫高濕老化測試等之后，依然堅挺。
另外，室溫下有長達(dá)6個月的保質(zhì)期�？傊瓤烧f明5G設(shè)備高效導(dǎo)熱，又能實現(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性電子產(chǎn)品中的主流應(yīng)用，因為石墨具有耐高溫、熱膨脹系數(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。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
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(chǎn)品展覽會）上，5G和物聯(lián)網(wǎng)(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(chuàng)新未來。
隨著中國對以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，將為各行各業(yè)帶來巨大的發(fā)展空間，推動中國經(jīng)濟持續(xù)前進(jìn)。
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(yīng)用端都提出了更多的需求和更高的要求，5G新材料產(chǎn)業(yè)也迎來了新藍(lán)海。因為5G產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)過程中所需的多種材料都要用到塑料。這不僅對塑料行業(yè)的材料創(chuàng)新研發(fā)提供了契機，也為塑料材料的運用與發(fā)展打開了新的風(fēng)口。 
新基建依托5G技術(shù)，將為各行各業(yè)帶來發(fā)展空間。
在需求及技術(shù)的驅(qū)動下，關(guān)鍵材料和技術(shù)正在成為5G時代爭奪戰(zhàn)的核心，占領(lǐng)關(guān)鍵材料資源也相當(dāng)于搶奪5G市場霸主地位。順應(yīng)5G發(fā)展的趨勢，不斷提升塑料產(chǎn)品的性能，生產(chǎn)出性能獨特且質(zhì)量優(yōu)異的材料以符合5G產(chǎn)業(yè)建設(shè)的需求，成為塑料行業(yè)與企業(yè)當(dāng)下面臨5G機遇時所不得不承受的重要挑戰(zhàn)。
材料產(chǎn)業(yè)迎來了5G新時代，在應(yīng)用端手機、基站、物聯(lián)網(wǎng)、汽車等硬件載體都將對5G新材料有更多的需求和更高的要求。
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