5G時代三種關鍵新材料，改性尼龍塑料是主流方案
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發表時間：2022-12-30 14:16:05
隨著第五代移動通信技術(5G)的加速部署，5G距離我們的生活越來越近。5G通信的實現，必然涉及到關鍵器件的升級換代，從核心芯片到射頻器件，從基站端到應用端，都會對關鍵基礎材料提出更高的要求。在塑料領域，5G對行業提出了哪些要求，它的出現又會帶來哪些改變?
對基礎材料技術要求會更高
5G具有高速率、低時延和萬物互聯的網絡架構的特點，品種、性質單一的塑料難以實現應用要求，改性塑料是5G技術實現必須的基礎原材料之一。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，對于改性塑料研發人而言，關注并協調材料的介電性能，抓住5G技術發展的趨勢，才能制備出滿足萬物生態智慧的材料。
對手機后蓋材料的要求高
5G采用的大規模MIMO技術，需要在手機中新增專用天線，而金屬對信號會產生屏蔽及干擾，所以手機后蓋去金屬化將是大勢所趨，目前手機后蓋材質正在從金屬轉向玻璃、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感上已經有了質的飛躍，塑料相關企業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、電磁屏蔽效應（5G信號通透性）。目前比較受關注的幾種材料，金屬的硬傷在于電磁屏蔽效應，同時金屬導電，對手機配置無線充電功能也是個障礙；塑料和復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，6個性能指標表現都比較好。公眾最擔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過關，納米氧化鋯陶瓷的韌性是超出想象的。
量產可行性指標包括：原材料的可獲得性、生產線投資的經濟性、單片成品的價格優勢。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可行性。目前，高端納米氧化鋯粉體的產能在國內非常稀缺，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、塑料和復合材料等原材料市場供應充足，也導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模量產手機背板，是5G手機背板制造商的最優市場策略。
生產線投資的經濟性，決定了手機背板制造商的投資意愿。目前國內主流的陶瓷手機背板供應商，采用的是干壓成型工藝，后加工環節設備投資需求巨大，直接導致了產能受限，擴大量產規模的經濟可行性差，因而至今不具備百萬片級別訂單的接單能力。在經歷了三年前金屬手機背板設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備投資的經濟性了。
單片成品的價格優勢，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保性能，它既包括原材料本身的環保性能，也包括生產工藝、生產流程的環保性能。相對于塑料和玻璃，陶瓷材料本身的環保性能是非常好的，優選合適的生產工藝，提高生產流程中的綠色因素，將有助于陶瓷材料在手機背板領域獲得更大的優勢。
5G基站的建設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)，而國內能夠生產這種材料的企業并不多。5G基站使用的天線對材料的要求更高。相關專家表示，5G基站建設的數量會是4G基站的兩倍以上，僅僅基站建設一項就會給塑料行業帶來巨大的收益。
新材料有望成為主流方案
為了應對 5G 新型天線的變化，市場上已經出現了全新的材料——3D 選擇性電鍍塑料振子。所謂的塑料天線振子即采用內含有機金屬復合物的改性塑料材料，用注塑成型的方式將復雜的 3D 立體形狀一次性制造出來，再利用特殊技術使塑料表面金屬化。塑料振子在保證天線滿足5G 電器性能的同時，產品質量大大減輕，減少了危險過程工序，也節約了成本。3D塑料天線振子具有小型化、輕型化、性能好等優點，有望成為 5G Massive MIMO 場景下的首要選擇方案。
國家新材料產業發展戰略咨詢委員會分析師在對全球市場進行綜合分析與調研后，總結出其中最為關鍵的三種5G新材料有氮化鎵、覆銅板、液晶聚合物。其中，無線主設備、傳輸設備和網絡設備是對新器件需求最高的環節，因此也是關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。這些都是在更新換代時期，新材料企業有望打開5G大門的敲門磚。
一方面是需求驅動、另一方面是技術驅動，關鍵材料和技術正在成為5G時代爭奪戰的核心，占領關鍵材料資源也相當于搶奪5G市場霸主地位，塑化企業如何生產出性能獨特且質量優異的材料以符合5G產業建設的需求，便是當下的重中之重。
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