全部 高分子 智能汽车 陶瓷 消费电子 弹性体 生物降解 5G材料 光伏 医用材料 锂电 汽车材料 新消费电子 会议列表 展会 半导体
5G通讯与改性塑料介电常数的关系

电磁波频率越高,则波长越短。我国的5G初始中频频段为3.3-3.6GHz和4.8-5GHz两个频段,24.75-27.5GHz、37-42.5GHz高频频段正在征集意见;而国际上主要使用28GHz进行试验。这意味着5G通讯采用毫米波波段。电磁波的波长越短,绕射能力就越差,传播过程中的电磁波的衰减也越大,意味着5G通讯的电磁波覆盖能力和传输信号强度相对于4G通讯时代的大幅度下降,材料方面就需要我们调控介电性能以降低此影响。

麦克斯韦方程组是电磁学的基础方程组,也是联系电磁学和材料介电常数的纽带。根据麦克斯韦方程组及其推导,改性塑料电性能对电磁信号传输特性影响表现在四个方面:

  1. 介电常数与电磁信号传输速度ν的关系

图片

式中,ν为电磁信号传输速度, 为介电常数。μ为磁导率。

上式表明,材料的介电常数值越高,电磁信号传输速度越小。


  1. 介电常数与电磁信号延迟Td的关系

图片

式中,Td为信号传输延迟时间,L为信号传输的长度;c为光速。

上式表明,材料的介电常数值越高,电磁信号的延迟越显著。


  1. 传输信号损失与电性能的关系

图片

式中,αD为传输损失; k是常数;f为电磁波频率;c为光速;εr是材料介电常数;tanδ为介电损耗。

上式表明,介电常数值越高,电磁信号的传输损失越高。


  1. 介电常数与天线长度的关系

图片

式中,λ为电磁信号在天线中传输的波长; λ0为电磁信号在真空中的波长。

上式表明,介电常数值越高,电磁信号在天线中传输的波长越高。而根据天线特性,天线长度应与波长λ成正比,大约在λ的1/10~1/4之间。

5G通讯采用毫米波电磁信号,天线的长度也跟着缩短成毫米级,智能终端多采用多个天线阵列以保证信号传输。不过,天线特性要求,多天线阵列要求天线之间的距离保持在半个波长以上。调整和控制天线材料的介电常数εr即可控制智能终端中天线阵列的容量与排列方式。

从上面的分析可知,改性塑料的介电常数对5G通讯毫米波的信号传输速度、信号延迟、信号损失等的影响很大,降低改性塑料的介电常数有利于提高智能终端的信号传输速度、降低信号延迟、减少信号损失。因此,低介电常数改性塑料蓄势待发,研究、设计并制备各行各业适用的低介电常数改性塑料迫在眉睫。

低介电常数改性塑料的六大应用领域:

  1. 5G基站、微基站系统的壳体和包覆、防护材料;

  2. 数据通讯终端、多媒体终端等智能终端的壳体、中框等支撑、包覆、防护材料;

  3. 天线与射频模块包覆、防护材料;

  4. VR、AR等可穿戴设备的外壳、中框等防护、包覆材料;

  5. 智慧生态物联网、车联网中各元素的壳体、框架等支撑、防护材料;

  6. 工业自动化、远程医疗、自动驾驶的仪器与设备的壳体与框架材料。


改性塑料为多成分并经过高温物理化学过程的复合材料,降低其介电常数的途径很多,最常用的例如:

  1. 选择介电常数较低的树脂例如PPO、PS、POK等作为基材或者作为合金成分;

  2. 增强纤维采用低介电常数品种;例如最常用的玻璃纤维的介电常数6-7左右,目前市场已有介电常数为4-5的低介电玻璃纤维出现;

  3. 配方设计时尽量选择低介电常数的助剂,例如增韧剂尽可能采用POE、SEBS等,润滑剂尽可能采用PE蜡、PTFE蜡粉等;

  4. 配方中引入低介电常数填充料,例如云母粉、高岭土等;

  5. 通过添加特殊成分或生产工艺改变材料的微观拓扑结构与形态;

  6. 空气的介电常数近似1,改性塑料中引入纳米或微米级的微孔可以显著降低材料的介电常数。

以低介电常数改性塑料为基础,结合LDS技术、3D打印技术、NMT技术等新工艺技术,改性塑料必将更好更快的支持和响应智慧生态的到来。必须强调的是,5G时代,改性塑料设计人员既要关注改性塑料的力学性能、耐热性和加工性能,又要关注并协调材料的介电性能,才能设计和制备出满足万物互联生态智慧的材料。

材料产业也迎来了5G新时代,在应用端手机、基站、物联网、汽车等硬件载体都将对5G新材料有更多的需求和更高的要求。欢迎长按下方二维码加入艾邦5G材料交流群进行交流,共谋发展进步!


图片


相关推荐
东丽开发用于 5G 通信的新型透明PPS耐热薄膜
这款薄膜的潜在应用包括透明 5G 天线、透明柔性印刷电路板、透明加热器基板材料和其他电子元件。
0
0
64
蓝星工程塑料应用于5G基站天线振子
蓝星优质的工程塑料产品,已通过某行业标杆客户的测试,顺利运用在5G基站天线振子内部结构部件。
0
0
49
5G新材料,3M 10大黑科技
9月9-11日,第四届5G加工产业链展览会8号馆,3M:8C57,欢迎莅临。
0
0
110
三井化学开发适用于毫米波基板的低介电COC树脂
新开发的高机能树脂 Gigafreq™ 具有优异的耐热性能、低介电性能、低吸湿性以及透明性。
0
0
84
5G通讯PCB电子树脂生产商圣泉集团(605589)成功上市
济南圣泉集团股份有限公司今日正式登陆上交所主板,股票代码:605589。
0
0
81
北京化工研究院开发5G通信高频覆铜板用液体橡胶
与4G覆铜板用液体橡胶相比,5G通信高频覆铜板用液体橡胶性能要求更高,其中低介电常数和低介电损耗是决定该材料能否顺利进入5G应用领域的关键。
0
0
77
ENEOS开发出低介电损耗LCP树脂
ENEOS现已成功开发出介电损耗正切为 0.0007 (@10GHz) 的低介电 LCP 树脂,与以往ENEOS的传统产品相比,介电损耗正切减少了 65%。
0
0
96
埃万特新增低介电热塑性塑料扩展 5G 射频材料组合
PREPERM™ 热塑性塑料提供稳定且可控的介电性能以及高达毫米波 (mmWave) 频率的超低传输损耗,以支持 5G 网络和应用
0
0
82
瞄准高速通信和汽车市场,住友化学计划扩大LCP产能
日本住友化学计划增强超级工程塑料液晶聚合物(LCP)业务。目前,住友化学产能在1万吨左右,在此基础上,住友化学计划增加几千吨的产能规模,至少将产能提高2~3成。该投资将在日本国内生产基地进行,预计将于2023年左右开始运营。
0
0
178
同益股份(300538)拟13亿元投资新建年产 10 万吨级电子信息新材料华南研发、制造基地
深圳市同益实业股份有限公司与江西信丰高新技术产业园区管理委员会于2021年7月23日签署《关于新建年产10万吨级电子信息新材料华南研发、制造基地投资合同书》,拟在江西信丰投资建设新材料项目,项目计划总投资金额13亿元,其中固定资产投资10亿元,建设期5年,项目于2026年达产。
0
0
215
收藏!一张表看懂5G领域工程塑料种类及应用!
工程塑料主要应用在5G的三大应用场景:增强型移动宽带(天线、基站、智能终端);物联网通讯(智能穿戴,物流);高可靠低延时通讯(车联网)。
0
0
145
有机硅材料在5G通讯中的应用及相关布局
有机硅材料具有优异的耐高低温、电气绝缘、耐臭氧、耐辐射、耐潮湿、耐震动、耐压缩、良好的导热性,无毒无腐和生理惰性等特点,在通讯领域应用广泛。
0
0
85
5G智能终端对材料散热需求与挑战
5G对于散热的要求更高,同时它对于介电特性Dk、Df新的要求也加进来,在这些所有的特性要求下,5G材料的选择就会变得更为复杂,甚至可以说不会是单一的材料,它的方案可能会是一个整合的方案。
0
0
105
加速5G进程:普立万发布通讯设备新配方
应用于5G行业的全新Edgetek™配方可定制特定介电常数(Dk)及降低损耗因数(Df),有助于5G基站天线制造商提升设计灵活性并加快产品上市速度。
0
0
82
5G高频对材料的需求
5G高频对材料的需求:高介电低损耗材料满足小型化设计、低介电低损耗减少传输损耗、介电稳定。
0
0
113
JSR开发和销售用于5G高速传输的绝缘材料
JSR使用自己的独特的合成技术开发出用于高频印刷电路板的绝缘材料,具有低介电常数和低介电损耗正切。
0
0
81
适用于5G之低介电环氧树脂单体并且可提高影像辉度之银幕用透明薄膜
日本JXTG Energy公司接连开发了2项高机能塑胶相关制品,并加速投入市场的脚步。制品包括了具有低介电特性、低黏度的环氧树脂单体(Monomer),将可做为反应型环氧稀释剂,扩大采用于对应5G之硬式印刷基板。
0
0
85
科思创携手德国电信等联合开发应用于5G基站、天线等创新型材料解决方案
科思创与德国电信和瑞典于默奥设计学院联合开发应用于基站、天线和其他系统组件的创新型材料解决方案。
0
0
80
5G时代,高介电低损耗材料未来可期
5G时代,电子器件向着小型化、多功能化、轻量化发展,因此具有高介电常数、低介电损耗的材料成为行业关注的热点。
0
0
93
低介电TPX材料在5G领域的应用
TPX分子中无极性基,因此具有优异的电气绝缘性,介电常数低,介电损耗也很低,因此TPX非常适合高频率领域的应用,这就意味着在将来的5G高频时代,它有着很好的应用潜力。
0
0
77