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5G已来!新材料、新工艺共推消费电子再腾飞

5G已来!新材料、新工艺共推消费电子再腾飞

近年来,随着经济水平的提升与消费升级,促进着电子电器产品的档次提升,在材料、外观、用户体验等多维度不断提升,同时在高端化、智能化、个性化定制、差异化、轻薄化、材料耐用性、能源效率、绿色环保、消费者保护等方向深入发展,给人们的生产生活带来了深刻变革。 许多企业开始通过采用新材料、新设计及新工艺,来完善电子电器产品的性能及丰富产品外观,进行产品的不断创新与改良。   随着5G对手机产品功能要求的提高,手机材料面临更高的挑战和性能要求 5G与折叠屏时代的材料机遇 从材料角度突破同质化竞争,已成为一些电子电器企业的“葵花宝典”,尤其在竞争激烈的手机行业。 2018年全球智能手机市场销量下滑,5G技术则被视为最后的救命稻草。有分析称,2020年全球将迎来5G手机换机潮。随着5G对手机产品功能要求的提高,手机材料面临更高的挑战和性能要求。5G,不仅仅为手机行业带来变革,更为新材料开启了充满机会的时代。在这其中,LCP(液晶聚合物)材料的手机天线就很被看好。 LCP是属于芳香族的热塑性聚酯,它有两种类型:一种是溶致液晶,溶于溶剂时具有液晶性质。另一种是热致液晶,熔化时具有液晶性质。目前,热致性液晶聚合物主要用于电子工业,因为LCP对于小型电子设备具有优异的性能,并且主要适用于注塑成型的大规模生产。在商品化的工程塑料中,LCP具有很高的流动性,能填充细小及薄壁的产品,在无铅回流工艺的高热稳定性及优良的环保阻燃性,极低的吸水性,较短的成型周期,低收缩率等特点。 电子工业的高速发展对LCP提出了许多新的要求,其中一个要求是介电性能,LCP因其本身固有的低介电常数而闻名。如今,通信速度越来越快,5G技术在高频范围(1-20GHz),所以对器件的材料提出了低介电常数和介电损耗的要求,同时具有良好的可加工性来制造具有复杂设计的零件。虽然LCP具有较低的介电常数,但是大多数等级的LCP还没有满足工业要求的低介电常数规格。中国特种高分子材料研制领域的重要企业——深圳市沃特新材料股份有限公司,即已开发出几个新等级来覆盖所需的介电常数范围,以满足工业要求。新等级在10GHz下介电常数在2.5-8.0,而大多数传统的LCP等级范围为DK在3.7-4.5。 随着5G时代的到来与全面屏的快速渗透,LCP软板天线的需求会进一步增加,以解决5G时代智能终端机产品对高速高频传输和轻薄化的需求。   与5G一同刷爆朋友圈的还有“折叠屏”!三星、华为、柔宇、努比亚已纷纷推出折叠屏手机,让“折叠屏”从概念走向应用。2019年将是折叠屏手机的爆发元年,随之零组件多个领域将受益,其中与塑料加工有关联的CPI膜环节将迎来新的发展机遇。 可折叠手机盖板既要求可折叠,又要保证不易划伤。原来使用的玻璃盖板无法满足可折迭的要求,将被淘汰掉,具可挠特性的塑料类无色聚酰亚胺(Colorless Polyimide,CPI)膜有望成为折迭屏的理想盖板材料。在制造CPI时,需于表面进行数十微米厚的硬质涂布工艺,如使用混合材料硅氧烷,有望使得CPI的触感接近玻璃,并提升CPI的强度。目前具备CPI膜量产能力的厂商主要包括韩国科隆工业、日本住友化学、韩国SKC等厂商。 创新工艺技术顺应趋势   对于电子电器行业,塑料的应用趋势是美观、薄壁化、节能环保、以塑代钢、轻量化等,塑料要在电子电器行业得到创新应用,离不开创新设备和工艺的支持。 在现代消费电子这一细分领域,最小的壁厚、完美的造型、光泽的外观是对产品外壳的最高要求。奥地利恩格尔公司推出 variomelt变模温注塑技术,其基本工作原理是在注射熔体之前,模腔被加热,而在熔体完全填满模腔之后,模腔又被冷却下来,从而提高了熔体与模壁之间的接触温度,使表面层的固化慢下来。这得以产生出不带皱痕或流痕线的高光泽表面质量。 通过这种针对性的温度变化进行表面优化,预成型的有机片材完美地与PC-ABS 注塑成型,结果就是,尽管几种材料的收缩等级不同,但产品仍然具有非常均匀平坦的表面、特别薄的壁厚和坚固的外壳,不会出现流痕线,效果相当不错,从而满足到市场要求。variomelt 注塑技术理想地用于现代消费电子产品,如导光板、镜头、设计零部件和其他产品等多种用途。 人们对电子电器产品的需求在不断地发生着变化,可靠性高、成本低的新材料与新工艺技术将总是被市场所追逐。 来源:CPRJ 中国塑料橡胶

2019-05-22
非金属材料、功能材料 5G手机材料将大不一样

非金属材料、功能材料 5G手机材料将大不一样

5G时代手机材料将大不一样 5G网络是第五代移动通信网络,其峰值理论传输速度可达每秒数10Gb,比4G网络的传输速度快百倍,将带来高速率、低时延、可靠安全的增强型网络服务。随着5G时代的到来,相关产业已经开始作准备。而在与普通消费者生活密切相关的消费电子领域,多家厂商已经宣布将在2019年推出5G手机。近日,“5G时代的材料发展趋势和机遇”圆桌论坛在深圳举办,探讨当前5G材料的前沿动态和未来方向,并对外展示其备战5G时代的技术和产品布局。 非金属结构材料可能成为主流选择 “迎接5G时代,当前小型化、超薄化、全面屏的形态趋势,让终端对支撑材料提出了更高要求,一旦基础性研究的成果适时的满足终端对材料方面差异化的需求,那将迅速占领市场。”深圳大学信息工程学院国家千人计划特聘教授袁涛表示。 “例如针对sub6G的MIMO和毫米波天线阵列,天线数目至少在6~9个以上,加上NFC和无线充电天线,天线数目将会超过十个。这么多的天线在手机这样要求非常紧凑的环境下如何摆放?解决方案离不开新材料的研发及电路方面的研究。如果开发出高介电常数、低损耗、低成本、3D形态甚至有散热特性的材料,就可以大大降低天线的尺寸。”袁涛说。 据了解,由于5G具有6赫兹以上的高频频段,信号传输容易受到干扰,再加上无线充电功能需要3D玻璃/陶瓷等非金属材料才能更好地实现,3D玻璃/陶瓷因此成为后壳材料的主流选择,未来可折叠手机、柔性显示屏等都会采用OLED或QLED,需要结合3D玻璃才能实现。 “材料是感知未来世界和实现颠覆性创新的源泉”。负责材料研发的比亚迪中央研究院院长宫清博士说,“我们的材料技术团队规模已经与一个国家重点实验室相当,具备全球领先的材料研发设计、制备、测试、仿真等能力”。 “我们可以实现3D玻璃精度小于±0.05mm(行业的精度标准为±0.1mm),自主研发的自动化3D玻璃热弯设备就是关键因素之一。”比亚迪电子第一事业部总经理江向荣介绍说,“这是国内首款可以实现柔性化自动生产的3D玻璃热弯设备,包括全自动上下料,清洁模具、料片,智能监控等20余项自动化工序。” 功能材料将广泛应用 “关于5G领域的材料,以手机为例,另一个现在迫切需要解决的就是功能材料,包括电子屏蔽材料和散热材料,特别是到了5G时代手机后壳非金属化之后,手机的功率是增大的,不管是石墨烯还是主动散热,整个的散热体系都需要改变。”新材料在线联合创始人、寻材问料CEO聂雷表示。 与4G相比,信号传输是5G最大的瓶颈之一。是否有低损耗、3D可折弯、高介电常数甚至散热性能好的材料,直接影响整机的吞吐量,影响手机数据传输的速度。针对这一问题,香港城市大学电子工程系教授、太赫兹及毫米波国家重点实验室(香港)天线专家黄衡表示,一些功能材料非常适合应用在高频的通信设备上,包括天线、滤波器、功分器、移相器等。 据了解,瞄准材料介电常数这一制约通信技术迭代升级的瓶颈之一,比亚迪在2011年就开始低介电常数材料的研发,最终在2015年全球首家发布介电常数为3.2的低介电常数塑料,该材料具有优异的机械强度、良好的外观、高黏结力、高热稳定性,有效地拓宽5G信号传输的“血管”。 黄衡说,这类功能材料的出现,克服了从前在高频通信难以逾越的障碍。“例如在过去,我们非常难去实现毫米波/太赫兹波天线波束控制,但通过功能材料,我们可以简单地改变材料特性来控制天线波束。我们相信,功能材料在毫米波/太赫兹波通信上会产生巨大的影响,对我们的影响不仅是在5G上,可能还会拓展到我们将来6G的市场。我们从今天开始就应该好好把握发展功能材料的应用研究,这样以后才能在技术上有领先的优势。” 来源:光明日报

2019-04-24

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