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5G時代三種關(guān)鍵新材料，改性尼龍塑料是主流方案
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發(fā)表時間：2022-12-30 14:16:05
隨著第五代移動通信技術(shù)(5G)的加速部署，5G距離我們的生活越來越近。5G通信的實現(xiàn)，必然涉及到關(guān)鍵器件的升級換代，從核心芯片到射頻器件，從基站端到應(yīng)用端，都會對關(guān)鍵基礎(chǔ)材料提出更高的要求。在塑料領(lǐng)域，5G對行業(yè)提出了哪些要求，它的出現(xiàn)又會帶來哪些改變?
對基礎(chǔ)材料技術(shù)要求會更高
5G具有高速率、低時延和萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特點，品種、性質(zhì)單一的塑料難以實現(xiàn)應(yīng)用要求，改性塑料是5G技術(shù)實現(xiàn)必須的基礎(chǔ)原材料之一。其中，5G通訊方式對改性塑料的介電性能有較高要求，介電常數(shù)對5G通訊毫米波的信號傳輸速度、信號延遲、信號損失等影響很大，降低改性塑料的介電常數(shù)有利于提高智能終端的信號傳輸速度、降低信號延遲、減少信號損失。因此，對于改性塑料研發(fā)人而言，關(guān)注并協(xié)調(diào)材料的介電性能，抓住5G技術(shù)發(fā)展的趨勢，才能制備出滿足萬物生態(tài)智慧的材料。
對手機后蓋材料的要求高
5G采用的大規(guī)模MIMO技術(shù)，需要在手機中新增專用天線，而金屬對信號會產(chǎn)生屏蔽及干擾，所以手機后蓋去金屬化將是大勢所趨，目前手機后蓋材質(zhì)正在從金屬轉(zhuǎn)向玻璃、陶瓷和塑料，其中塑料又是其中最受青睞的材料之一，但普通注塑+噴涂的后蓋和保護套是無法滿足5G時代要求的，未來的趨勢是質(zhì)感上和體驗上都向金屬或玻璃靠近，目前的IMT及背蓋PC注塑+鍍膜塑膠外殼在外觀質(zhì)感上已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，塑料相關(guān)企業(yè)在保護殼的市場上還有很大的上升空間。
通灣新材5G納米陶瓷研發(fā)中心認為，5G手機背板材料的選擇，需要考慮10個指標，其中性能指標6個，量產(chǎn)可行性指標3個，綜合指標1個。
性能指標包括：美觀度（視覺和手感）、耐磨性能、抗摔性能、散熱性能、介電常數(shù)、電磁屏蔽效應(yīng)（5G信號通透性）。目前比較受關(guān)注的幾種材料，金屬的硬傷在于電磁屏蔽效應(yīng)，同時金屬導(dǎo)電，對手機配置無線充電功能也是個障礙；塑料和復(fù)合材料的弱點在于耐磨性能和散熱性能比較差，美觀度（尤其是手感、質(zhì)感）也很難與其它材料媲美；玻璃總體上看具有比較好的綜合性能，只有抗摔性能需要改進，散熱性能一般；納米氧化鋯陶瓷，綜合性能最優(yōu)，6個性能指標表現(xiàn)都比較好。公眾最擔(dān)心的是納米氧化鋯陶瓷是否也像玻璃一樣不抗摔，事實上只要納米氧化鋯粉體原材料的品質(zhì)過關(guān)，納米氧化鋯陶瓷的韌性是超出想象的。
量產(chǎn)可行性指標包括：原材料的可獲得性、生產(chǎn)線投資的經(jīng)濟性、單片成品的價格優(yōu)勢。原材料的可獲得性，決定了該品種的手機背板是否具備量產(chǎn)可行性。目前，高端納米氧化鋯粉體的產(chǎn)能在國內(nèi)非常稀缺，不解決這個問題，納米氧化鋯陶瓷手機背板就很難成為主流品牌手機的選擇。而玻璃、塑料和復(fù)合材料等原材料市場供應(yīng)充足，也導(dǎo)致了手機背板制造商之間成本競爭非常激烈。理論上，掌控一種稀缺的、合適的原材料并使用它大規(guī)模量產(chǎn)手機背板，是5G手機背板制造商的最優(yōu)市場策略。
生產(chǎn)線投資的經(jīng)濟性，決定了手機背板制造商的投資意愿。目前國內(nèi)主流的陶瓷手機背板供應(yīng)商，采用的是干壓成型工藝，后加工環(huán)節(jié)設(shè)備投資需求巨大，直接導(dǎo)致了產(chǎn)能受限，擴大量產(chǎn)規(guī)模的經(jīng)濟可行性差，因而至今不具備百萬片級別訂單的接單能力。在經(jīng)歷了三年前金屬手機背板設(shè)備投資的瘋狂競賽后，成熟的手機背板制造商再也不敢罔顧設(shè)備投資的經(jīng)濟性了。
單片成品的價格優(yōu)勢，決定了該材料未來的市場占有率。在充分的市場競爭條件下，玻璃手機背板（包括3D曲面玻璃和2.5D玻璃、2D平面玻璃）和塑料手機背板的市場價格幾乎是透明的，納米陶瓷手機背板進入高端市場時，需要把單片成品的市場價格，做到和同檔次玻璃背板的價格相接近；其它材料進入中低端背板市場時，也要把單片價格做到和同檔次的塑料背板接近。
最后一個綜合指標是環(huán)保性能，它既包括原材料本身的環(huán)保性能，也包括生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程的環(huán)保性能。相對于塑料和玻璃，陶瓷材料本身的環(huán)保性能是非常好的，優(yōu)選合適的生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)流程中的綠色因素，將有助于陶瓷材料在手機背板領(lǐng)域獲得更大的優(yōu)勢。
5G基站的建設(shè)也是一個巨大的工程和市場，4G時期天線就用到了全新材料聚四氟乙烯(PTFE)，而國內(nèi)能夠生產(chǎn)這種材料的企業(yè)并不多。5G基站使用的天線對材料的要求更高。相關(guān)專家表示，5G基站建設(shè)的數(shù)量會是4G基站的兩倍以上，僅僅基站建設(shè)一項就會給塑料行業(yè)帶來巨大的收益。
新材料有望成為主流方案
為了應(yīng)對 5G 新型天線的變化，市場上已經(jīng)出現(xiàn)了全新的材料——3D 選擇性電鍍塑料振子。所謂的塑料天線振子即采用內(nèi)含有機金屬復(fù)合物的改性塑料材料，用注塑成型的方式將復(fù)雜的 3D 立體形狀一次性制造出來，再利用特殊技術(shù)使塑料表面金屬化。塑料振子在保證天線滿足5G 電器性能的同時，產(chǎn)品質(zhì)量大大減輕，減少了危險過程工序，也節(jié)約了成本。3D塑料天線振子具有小型化、輕型化、性能好等優(yōu)點，有望成為 5G Massive MIMO 場景下的首要選擇方案。
國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會分析師在對全球市場進行綜合分析與調(diào)研后，總結(jié)出其中最為關(guān)鍵的三種5G新材料有氮化鎵、覆銅板、液晶聚合物。其中，無線主設(shè)備、傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是對新器件需求最高的環(huán)節(jié)，因此也是關(guān)鍵材料更新最為密集的部分，如基站濾波器材料、功率放大器芯片材料、射頻前端電路材料、天線用材料等。這些都是在更新?lián)Q代時期，新材料企業(yè)有望打開5G大門的敲門磚。
一方面是需求驅(qū)動、另一方面是技術(shù)驅(qū)動，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)鍵材料資源也相當于搶奪5G市場霸主地位，塑化企業(yè)如何生產(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，便是當下的重中之重。
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