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。”
(本报记者 党文婷 严圣禾)
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