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5G时代!会对塑料领域提出哪些要求?
工程塑料应用 / 扫红 / 2019-09-20 10:47:13
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  随着第五代移动通信技术(5G)的加速部署,5G距离我们的生活越来越近。5G通信的实现,必然涉及到关键器件的升级换代,从核心芯片到射频器件,从基站端到应用端,都会对关键基础材料提出更高的要求。在塑料领域,5G对行业提出了哪些要求,它的出现又会带来哪些改变?

5G时代呼啸而来 新材料能否带领关键器件实现升级换代?

  对基础材料技术要求会更高

  5G具有高速率、低时延和万物互联的网络架构的特点,品种、性质单一的塑料难以实现应用要求,改性塑料是5G技术实现必须的基础原材料之一。其中,5G通讯方式对改性塑料的介电性能有较高要求,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,对于改性塑料研发人而言,关注并协调材料的介电性能,抓住5G技术发展的趋势,才能制备出满足万物生态智慧的材料。

  对手机后盖材料的要求高

  5G采用的大规模MIMO技术,需要在手机中新增专用天线,而金属对信号会产生屏蔽及干扰,所以手机后盖去金属化将是大势所趋,目前手机后盖材质正在从金属转向玻璃、陶瓷和塑料,其中塑料又是其中最受青睐的材料之一,但普通注塑+喷涂的后盖和保护套是无法满足5G时代要求的,未来的趋势是质感上和体验上都向金属或玻璃靠近,目前的IMT及背盖PC注塑+镀膜塑胶外壳在外观质感上已经有了质的飞跃,塑料相关企业在保护壳的市场上还有很大的上升空间。

5G时代呼啸而来 新材料能否带领关键器件实现升级换代?

  通湾新材5G纳米陶瓷研发中心认为,5G手机背板材料的选择,需要考虑10个指标,其中性能指标6个,量产可行性指标3个,综合指标1个。

  性能指标包括:美观度(视觉和手感)、耐磨性能、抗摔性能、散热性能、介电常数、电磁屏蔽效应(5G信号通透性)。目前比较受关注的几种材料,金属的硬伤在于电磁屏蔽效应,同时金属导电,对手机配置无线充电功能也是个障碍;塑料和复合材料的弱点在于耐磨性能和散热性能比较差,美观度(尤其是手感、质感)也很难与其它材料媲美;玻璃总体上看具有比较好的综合性能,只有抗摔性能需要改进,散热性能一般;纳米氧化锆陶瓷,综合性能最优,6个性能指标表现都比较好。公众最担心的是纳米氧化锆陶瓷是否也像玻璃一样不抗摔,事实上只要纳米氧化锆粉体原材料的品质过关,纳米氧化锆陶瓷的韧性是超出想象的。

  量产可行性指标包括:原材料的可获得性、生产线投资的经济性、单片成品的价格优势。原材料的可获得性,决定了该品种的手机背板是否具备量产可行性。目前,高端纳米氧化锆粉体的产能在国内非常稀缺,不解决这个问题,纳米氧化锆陶瓷手机背板就很难成为主流品牌手机的选择。而玻璃、塑料和复合材料等原材料市场供应充足,也导致了手机背板制造商之间成本竞争非常激烈。理论上,掌控一种稀缺的、合适的原材料并使用它大规模量产手机背板,是5G手机背板制造商的最优市场策略。

  生产线投资的经济性,决定了手机背板制造商的投资意愿。目前国内主流的陶瓷手机背板供应商,采用的是干压成型工艺,后加工环节设备投资需求巨大,直接导致了产能受限,扩大量产规模的经济可行性差,因而至今不具备百万片级别订单的接单能力。在经历了三年前金属手机背板设备投资的疯狂竞赛后,成熟的手机背板制造商再也不敢罔顾设备投资的经济性了。

  单片成品的价格优势,决定了该材料未来的市场占有率。在充分的市场竞争条件下,玻璃手机背板(包括3D曲面玻璃和2.5D玻璃、2D平面玻璃)和塑料手机背板的市场价格几乎是透明的,纳米陶瓷手机背板进入高端市场时,需要把单片成品的市场价格,做到和同档次玻璃背板的价格相接近;其它材料进入中低端背板市场时,也要把单片价格做到和同档次的塑料背板接近。

5G时代呼啸而来 新材料能否带领关键器件实现升级换代?

  最后一个综合指标是环保性能,它既包括原材料本身的环保性能,也包括生产工艺、生产流程的环保性能。相对于塑料和玻璃,陶瓷材料本身的环保性能是非常好的,优选合适的生产工艺,提高生产流程中的绿色因素,将有助于陶瓷材料在手机背板领域获得更大的优势。

  5G基站的建设也是一个巨大的工程和市场,4G时期天线就用到了全新材料聚四氟乙烯(PTFE),而国内能够生产这种材料的企业并不多。5G基站使用的天线对材料的要求更高。相关专家表示,5G基站建设的数量会是4G基站的两倍以上,仅仅基站建设一项就会给塑料行业带来巨大的收益。

  新材料有望成为主流方案

  为了应对 5G 新型天线的变化,市场上已经出现了全新的材料——3D 选择性电镀塑料振子。所谓的塑料天线振子即采用内含有机金属复合物的改性塑料材料,用注塑成型的方式将复杂的 3D 立体形状一次性制造出来,再利用特殊技术使塑料表面金属化。塑料振子在保证天线满足5G 电器性能的同时,产品质量大大减轻,减少了危险过程工序,也节约了成本。3D塑料天线振子具有小型化、轻型化、性能好等优点,有望成为 5G Massive MIMO 场景下的首要选择方案。

  国家新材料产业发展战略咨询委员会分析师在对全球市场进行综合分析与调研后,总结出其中最为关键的三种5G新材料有氮化镓、覆铜板、液晶聚合物。其中,无线主设备、传输设备和网络设备是对新器件需求最高的环节,因此也是关键材料更新最为密集的部分,如基站滤波器材料、功率放大器芯片材料、射频前端电路材料、天线用材料等。这些都是在更新换代时期,新材料企业有望打开5G大门的敲门砖。

  一方面是需求驱动、另一方面是技术驱动,关键材料和技术正在成为5G时代争夺战的核心,占领关键材料资源也相当于抢夺5G市场霸主地位,塑化企业如何生产出性能独特且质量优异的材料以符合5G产业建设的需求,便是当下的重中之重。

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