5G時代手機材料將大不一樣 功能材料將廣泛應用

5G網絡是第五代移動通信網絡，其峰值理論傳輸速度可達每秒數10Gb，比4G網絡的傳輸速度快百倍，將帶來高速率、低時延、可靠安全的增強型網絡服務。隨著5G時代的到來，相關產業已經開始作準備。而在與普通消費者生活密切相關的消費電子領域，多家廠商已經宣布將在2019年推出5G手機。近日，“5G時代的材料發展趨勢和機遇”圓桌論壇在深圳舉辦，探討當前5G材料的前沿動態和未來方向，并對外展示其備戰5G時代的技術和產品布局。

非金屬結構材料可能成為主流選擇

“迎接5G時代，當前小型化、超薄化、全面屏的形態趨勢，讓終端對支撐材料提出了更高要求，一旦基礎性研究的成果適時的滿足終端對材料方面差異化的需求，那將迅速占領市場。”深圳大學信息工程學院國家千人計劃特聘教授袁濤表示。

“例如針對sub6G的MIMO和毫米波天線陣列，天線數目至少在6~9個以上，加上NFC和無線充電天線，天線數目將會超過十個。這么多的天線在手機這樣要求非常緊湊的環境下如何擺放?解決方案離不開新材料的研發及電路方面的研究。如果開發出高介電常數、低損耗、低成本、3D形態甚至有散熱特性的材料，就可以大大降低天線的尺寸。”袁濤說。

據了解，由于5G具有6赫茲以上的高頻頻段，信號傳輸容易受到干擾，再加上無線充電功能需要3D玻璃/陶瓷等非金屬材料才能更好地實現，3D玻璃/陶瓷因此成為后殼材料的主流選擇，未來可折疊手機、柔性顯示屏等都會采用OLED或QLED，需要結合3D玻璃才能實現。

“材料是感知未來世界和實現顛覆性創新的源泉”。負責材料研發的比亞迪中央研究院院長宮清博士說，“我們的材料技術團隊規模已經與一個國家重點實驗室相當，具備全球領先的材料研發設計、制備、測試、仿真等能力”。

“我們可以實現3D玻璃精度小于±0.05mm(行業的精度標準為±0.1mm)，自主研發的自動化3D玻璃熱彎設備就是關鍵因素之一。”比亞迪電子第一事業部總經理江向榮介紹說，“這是國內首款可以實現柔性化自動生產的3D玻璃熱彎設備，包括全自動上下料，清潔模具、料片，智能監控等20余項自動化工序。”

功能材料將廣泛應用

“關于5G領域的材料，以手機為例，另一個現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，特別是到了5G時代手機后殼非金屬化之后，手機的功率是增大的，不管是石墨烯還是主動散熱，整個的散熱體系都需要改變。”新材料在線聯合創始人、尋材問料CEO聶雷表示。

與4G相比，信號傳輸是5G最大的瓶頸之一。是否有低損耗、3D可折彎、高介電常數甚至散熱性能好的材料，直接影響整機的吞吐量，影響手機數據傳輸的速度。針對這一問題，香港城市大學電子工程系教授、太赫茲及毫米波國家重點實驗室(香港)天線專家黃衡表示，一些功能材料非常適合應用在高頻的通信設備上，包括天線、濾波器、功分器、移相器等。

據了解，瞄準材料介電常數這一制約通信技術迭代升級的瓶頸之一，比亞迪在2011年就開始低介電常數材料的研發，最終在2015年全球首家發布介電常數為3.2的低介電常數塑料，該材料具有優異的機械強度、良好的外觀、高黏結力、高熱穩定性，有效地拓寬5G信號傳輸的“血管”。

黃衡說，這類功能材料的出現，克服了從前在高頻通信難以逾越的障礙。“例如在過去，我們非常難去實現毫米波/太赫茲波天線波束控制，但通過功能材料，我們可以簡單地改變材料特性來控制天線波束。我們相信，功能材料在毫米波/太赫茲波通信上會產生巨大的影響，對我們的影響不僅是在5G上，可能還會拓展到我們將來6G的市場。我們從今天開始就應該好好把握發展功能材料的應用研究，這樣以后才能在技術上有領先的優勢。”