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激光直接成型功能塑料的研究進展
  瀏覽次數(shù):10235  發(fā)布時間:2021年01月21日 17:13:46
[導讀] 激光直接成型(LDS)功能塑料在手機天線、三維立體電路和智能響應(yīng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用毁枯,是實現(xiàn)智能終端部件輕慈缔、薄、小型化的基礎(chǔ)材料之一种玛。系統(tǒng)闡述了LDS功能塑料的特點及在5G通訊時代的機遇胀糜,總結(jié)了LDS功能塑料的研究進展,包括常用塑料基材的優(yōu)缺點蒂誉、商品化產(chǎn)品的牌號與典型性能
曹艷霞1 教藻,賴華林1 ,葉遠鋒2
(1. 深圳華力興新材料股份有限公司右锨,廣東深圳 518116 括堤; 2. 深圳市高分子行業(yè)協(xié)會,廣東深圳 518100)

摘要:激光直接成型(LDS)功能塑料在手機天線、三維立體電路和智能響應(yīng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用悄窃,是實現(xiàn)智能終端部件輕讥电、薄、小型化的基礎(chǔ)材料之一轧抗。系統(tǒng)闡述了LDS功能塑料的特點及在5G通訊時代的機遇恩敌,總結(jié)了LDS功能塑料的研究進展,包括常用塑料基材的優(yōu)缺點横媚、商品化產(chǎn)品的牌號與典型性能纠炮、配方設(shè)計難點、所用鐳雕助劑的特點及與激光打標助劑的異同灯蝴,介紹了LDS功能塑料的應(yīng)用案例恢口,并指出5G通訊時代LDS功能塑料的研究開發(fā)方向。
關(guān)鍵詞:激光直接成型穷躁;功能塑料耕肩;激光打標;功能助劑

2020年问潭,人類進入了5G通訊時代猿诸。5G通訊在傳輸中呈現(xiàn)出低時延、高可靠狡忙、低功耗的特點梳虽,低功耗的特征能更好地支持互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。5G無線通訊最有希望應(yīng)用的28 GHz頻段的可用頻譜帶寬可達1 GHz去枷,而60 GHz頻段每個信道的可用信號帶寬則到了2 GHz怖辆。 

激光直接成型(LDS)功能塑料是實現(xiàn)LDS技術(shù)的關(guān)鍵材料是复,在手機天線删顶,三維立體電路,智能感應(yīng)與響應(yīng)領(lǐng)域如可穿戴設(shè)備淑廊、智能醫(yī)療器件逗余、無人駕駛汽車、智能家居季惩、無人機等方面可獲得廣泛的應(yīng)用录粱,是實現(xiàn)智能終端部件輕、薄画拾、小型化的基礎(chǔ)材料之一啥繁,也是5G通訊時代的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一。

1 5G通訊技術(shù)及其對LDS功能塑料的機遇
1.1 5G 通訊的優(yōu)點和缺點 [1]
5G移動通信和前四代移動通信的不同之處在于前四代都是單一的技術(shù)青抛,而5G則是前四代技術(shù)的總和提升旗闽,這樣就使得5G移動通信的峰值速率更高,更加安全,覆蓋范圍更加廣泛适室。5G移動通信主要特征包括:

(1)頻譜利用效率將會大幅度提高嫡意。5G電磁波包括低頻段和高頻段兩部分。低頻頻段為6 GHz以下捣辆,其中3.3~3.40 GHz頻段限于室內(nèi)使用蔬螟,4.8~5.0 GMHz頻段的分配使用根據(jù)運營商的需求而定;高頻段為20 GHz以上汽畴。國際上主要使用28 GHz高頻段進行試驗旧巾,我國主要在24.75~27.5 GHz,37~42.5 GHz高頻頻段正在征集意見整袁。

(2) 電磁信號可靠性更加顯著菠齿。與 4G 移動通信相比, 5G 的可靠性遠遠超過 4G坐昙,而且時延也大大縮短绳匀。 
(3)能源消耗降低。5G移動通信中十分注重能源節(jié)約炸客,并為此進行了專門的設(shè)計疾棵。

5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)后,車聯(lián)網(wǎng)痹仙、物聯(lián)網(wǎng)是尔、智慧城市、無人機开仰、無人駕駛汽車等概念將變?yōu)楝F(xiàn)實拟枚。此外,5G還將進一步應(yīng)用到工業(yè)众弓、醫(yī)療恩溅、安全等領(lǐng)域,能夠極大地促進這些領(lǐng)域的生產(chǎn) 
效率谓娃,并創(chuàng)新出新的生產(chǎn)方式脚乡。

5G 通訊技術(shù)的缺點為: 
(1) 由于5G通訊采用毫米波電磁信號傳輸,毫米波波長短滨达,電磁波繞射能力差奶稠,需要大批量增加基站建設(shè),基礎(chǔ)建設(shè)費用高捡遍。 
(2) 毫米波的電磁損耗更大锌订,智能終端需要增加信號接收強度。

1.2 LDS功能塑料在5G通訊時代的新機遇
目前画株,LDS功能塑料在智能終端辆飘、特別是在智能手機天線中廣泛使用涩搓,是4G通訊信息時代天線及傳感器的主流[2–9]。幾乎所有智能手機公司均有機型使用LDS技術(shù)生產(chǎn)的天線劈猪。LDS 天線的優(yōu)勢在于: 
(1) 其與柔性電路板天線和金屬片天線相比昧甘,LDS部件可采用其實際需要的形狀,從而使其功能服從于結(jié)構(gòu)形態(tài)战得,部件具備完全的三維功能充边。 
(2) 由于采用激光成型,改變電路圖案無需改變模具就能實現(xiàn)常侦,非常適合生產(chǎn)不同種類的天線浇冰、傳感器等智能響應(yīng)部件。 
(3) LDS天線直接鐳雕在器件塑料外殼或中框上聋亡,不僅避免器件的內(nèi)部金屬干擾肘习,更可以縮小器件的體積。 

此外坡倔,LDS 技術(shù)生產(chǎn)效率高漂佩,產(chǎn)品生產(chǎn)周期短,激光系統(tǒng)耐用罪塔、少維護投蝉,適用于連續(xù)不間斷生產(chǎn),并且故障率低征堪。


2 LDS技術(shù)及LDS功能塑料
2.1 LDS技術(shù)及其特點
LDS技術(shù)是由德國LPKF Laser & Electronics AG集團發(fā)明瘩缆,利用計算機按照導電圖形的軌跡控制激光的運動,將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上佃蚜,在幾秒到幾十秒的時間內(nèi)庸娱,活化出電路圖案。對于手機天線設(shè)計與生產(chǎn)谐算,簡單說就是在成型的塑料支架上熟尉,利用LDS技術(shù)可以直接在支架上鐳雕、化鍍形成金屬天線氯夷。具體的LDS工藝如圖1所示臣樱。
圖 1 LDS 技術(shù)工藝流程示意圖

首先將LDS功能塑料注塑成型靶擦,繼而將激光光束直接投射在注塑件表面腮考,按照預(yù)設(shè)計圖案控制激光行進軌跡,被激光照射過的部分的金屬化合物被活化玄捕,具有較高的自催化反應(yīng)活性踩蔚,可以誘導下一步金屬化學鍍從而形成一定厚度的金屬層,直到根據(jù)預(yù)設(shè)計圖案形成金屬化的三維立體圖案枚粘。 

LDS工藝流程短馅闽,操作簡單,生產(chǎn)柔性大,線寬福也、線距精度高局骤,是目前三維立體電路器件、模塑互連器件(MID)的主要生產(chǎn)工藝之一暴凑。應(yīng)用LDS技術(shù)必須采用具有LDS性能的功能塑料峦甩,該塑料內(nèi)必須含有絕緣性的金屬化合物。

LDS 技術(shù)的優(yōu)點和特點包括[2] : 
(1) 設(shè)計靈活现喳,節(jié)省空間凯傲。三維電路載體是注塑件表面,可供利用的空間增加嗦篱;器件更小冰单、更輕;功能更多灸促,設(shè)計自由度更大诫欠,有可能實現(xiàn)創(chuàng)新性功能。 
(2) 柔性制造浴栽。印制電路(PCB)工藝修改圖案需要改菲林呕诉;修改外型需要改模具。而LDS工藝不要模具和掩模吃度,只修改激光機CAD數(shù)據(jù)甩挫,優(yōu)勢明顯。 
(3) 工藝流程環(huán)保椿每。傳統(tǒng)的塑膠表面電鍍金屬伊者,抗剝離強度差,且需酸粗化间护、水洗亦渗、沉積貴金屬鈀水等不環(huán)保流程,而LDS工藝直接環(huán)敝撸化學鍍法精;相比PCB工藝,LDS屬于加法工藝痴突,不要去掉銅箔搂蜓,省略了蝕刻環(huán)節(jié),無環(huán)境負擔辽装。 
(4) 有利于產(chǎn)品體積再縮小帮碰。符合手機等智能終端小型化、薄型的發(fā)展趨勢拾积。 
(5) 產(chǎn)品性價比高殉挽。省略了五金螺絲丰涉、接插件、電路板斯碌,在一些應(yīng)用中實現(xiàn)了高密度的三維立體組裝一死。

2.2 LDS功能塑料及其5G時代的要求
LDS工藝實現(xiàn)和成功的關(guān)鍵在于LDS功能塑料的制備。目前商品化的LDS功能塑料是以普通聚合物為基材傻唾,添加具有特殊晶體結(jié)構(gòu)摘符、對鐳雕激光敏感的絕緣金屬化合物,該金屬化合物在鐳雕激光波長的作用下能釋放出具有自催化功能的金屬離子M+ 策吠,活化狀態(tài)的M+可以進一步催化塑料表層的化學鍍過程[10–11]逛裤。 

5G無線移動通訊采用超高電磁頻率,通過毫米波技術(shù)傳播電磁信號猴抹,為了提高傳播速率和靈敏度带族,無線通訊終端里往往布設(shè)很多個天線,乃至形成多天線陣列以提高接收的電磁波信號強度和靈敏度蟀给,從而提高數(shù)據(jù)通信蝙砌、傳輸?shù)乃俾屎挽`敏度。而無線通訊終端的發(fā)展趨勢又是輕薄化跋理、小型化择克,給信號接收設(shè)備留下的空間有限,多天線陣列(MIMO)和大規(guī)模天線陣列(Massive MIMO)成為5G通訊時代天線主流前普。MIMO系統(tǒng)的多天線要求的是獨立地收發(fā)信號并保證彼此間足夠低的相關(guān)性肚邢,且每副天線有完全隔離開來的數(shù)據(jù)流,這就要求MIMO系統(tǒng)天線之間的距離保持在半個波長以上拭卿,相應(yīng)的信號接收設(shè)置例如天線長度也會降低到以前的幾十分之一骡湖,會變成毫米級的微型天線,就對其中應(yīng)用的LDS功能塑料提出了更高的性能要求:
(1) 更好的介電性能峻厚,例如更低的介電常數(shù)响蕴、更高的擊穿電壓和更低的介電損耗。 
(2) 更好的散熱性能惠桃,解決無線終端永久發(fā)熱發(fā)燙問題浦夷。
(3) 更好的耐環(huán)境性,如高低溫辜王、酸堿性等劈狐。 
(4) 適應(yīng)更多的新技術(shù)新工藝。 
(5) 更高的剛性和流動性誓禁。

3 LDS功能塑料的研究現(xiàn)狀 
3.1 LDS功能塑料常用塑料基材和制備工藝
LDS功能塑料的常用樹脂基材包括聚碳酸酯(PC)懈息,PC/丙烯腈 – 丁二烯 – 苯乙烯塑料 (ABS) 合金肾档;熱塑性聚酯如聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)摹恰,PBT/聚對苯二甲酸乙二酯(PET)合金辫继,PBT/聚對苯二甲酸1,4–環(huán)己烷二甲酯(PCT)合金俗慈;尼龍(PA)如PA66姑宽,PA6,高溫尼龍(PPA)闺阱,長碳鏈PA合金等炮车;液晶聚合物(LCP),也包括以上基材的玻纖(GF)增強材料[11–20]酣溃。不同基材的LDS功能塑料的優(yōu)缺點見表1瘦穆。圖2給出了LDS功能塑料的典型制備工藝流程。
表 1 LDS 功能塑料常用塑料基材優(yōu)缺點
圖 2 LDS 功能塑料的典型制備工藝流程

3.2 常見的LDS功能塑料產(chǎn)品及其制造商
LDS功能塑料產(chǎn)品主要是歐洲赊豌、美國和日本的大型跨國公司生產(chǎn)扛或,表2給出了部分已經(jīng)商品化的LDS功能塑料牌號及其生產(chǎn)商[14–19]。

目前市場應(yīng)用最多的是PC和PC/ABS為基材的LDS功能塑料碘饼,產(chǎn)品特點是表面性能好熙兔、力學性能好、價格相對適中艾恼,成品天線的射頻(RF)信號好住涉。國外生產(chǎn)商包括Sabic,三菱工程塑料钠绍,RTP舆声,Lucky Enpla等;國內(nèi)生產(chǎn)商主要有華力興柳爽、中塑纳寂、華盈、麥艾迪等泻拦。PC和PC/ABS為基材的LDS功能塑料占據(jù)了LDS材料市場一半以上的銷售份額毙芜。Sabic的NX07345/NX07345P,NX10302黑/11302白和三菱工程塑料公司的Xantar LDS 3710/3720争拐,Xantar LDS 3730/3732/3734的銷售量在LDS功能塑料市場份額中占前兩位腋粥,占據(jù)了PC和PC/ABS為基材的LDS 功能塑料銷售總量的70%以上。深圳華力興新材料股份有限公司生產(chǎn)的5H003架曹,5H303隘冲,5H005G是自主研發(fā)、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的PC和PC/ABS為基材的LDS功能塑料绑雄,力學性能和加工性能與國際同類產(chǎn)品接近展辞,在加工穩(wěn)定性和耐熱性方面超過國際同類產(chǎn)品,加工溫度可達300℃万牺,國際同類產(chǎn)品往往280℃已經(jīng)發(fā)生明顯黃變罗珍。深圳華力興新材料股份有限公司生產(chǎn)的5H003(PC)洽腺,5H303 (PC/ABS),5H005G (PC+GF) 的典型性能見表3覆旱。
表 2 部分商品化 LDS 材料及其生產(chǎn)商

表 3 深圳華力興公司 LDS 功能塑料的典型性能


熱塑性聚酯類基材的LDS功能塑料的主要生產(chǎn)商是德國Lanxess和BASF蘸朋。其中,Lanxess 開發(fā)的Pocan系列聚酯基材LDS功能塑料設(shè)計用于多種用途扣唱,尤其用于汽車工程領(lǐng)域藕坯。如 Pocan DPT7140的熱變形溫高達250℃,據(jù)稱能夠通過回流焊和蒸汽焊工藝噪沙,是高溫應(yīng)用的理想材料炼彪;Pocan DP7102材料良好的流動特性可實現(xiàn)高的生產(chǎn)效率,還具有優(yōu)異的表面質(zhì)感正歼,可用于無失真模塑互連器件的經(jīng)濟型注塑霹购。Pocan TP710–003則經(jīng)過特別設(shè)計,可用于制造擠出型材朋腋,然后通過LDS工藝制成電路載體齐疙。Lanxess公司的PBT基材的LDS 功能塑料的典型性能見表4。
表 4 Lanxess 公司 PBT 基材的 LDS 功能塑料的典型性能

PA類基材LDS功能塑料的生產(chǎn)商包括RTP (PPA)旭咽, BASF (PA6/6T)贞奋,DSM(PA4T,生物基PPA)穷绵,EMS(PA1010)轿塔, 華力興(PA6T/66) 等,多數(shù)采用GF及礦物增強PPA以提高材料的尺寸穩(wěn)定性仲墨、降低材料的吸濕性勾缭。BASF的Ultramid T 4381 LDS采用GF增強的PA6/6T作為基材;DSM的Fortil LDS 51B目养,F(xiàn)ortil LDS 85B俩由,F(xiàn)ortil LDS 62采用GF增強的PA46、長碳鏈PPA作為基材癌蚁。表5給出了DSM公司的PA基材的LDS功能塑料的典型性能幻梯。PA基材的LDS功能材料具有優(yōu)良的剛性、良好的加工性能和耐化學溶劑性能努释,可以制備薄壁制品碘梢。
表 5 DSM 公司 PA 基材的 LDS 功能塑料的典型性能

LCP是20世紀80年代初期發(fā)展起來的一種高性能特種工程塑料[21–22]。液晶芳香族聚酯在液晶態(tài)下由于其大分子鏈取向形成規(guī)整的纖維狀結(jié)構(gòu)伐蒂,材料的拉伸彈性模量和彎曲彈性模量非常高煞躬。LCP基材LDS功能塑料的主要生產(chǎn)商是Celanese和RTP。RTP的113393 A牌號的LDS的市場銷量曾經(jīng)占據(jù)市場LDS功能塑料銷量的第三位。Celanese的Vetra E840i恩沛,Vetra E845i也占有一定市場份額在扰,表6給出了它們的典型性能。 

與PC复唤、熱塑性聚酯健田、PA類基材相比烛卧,LCP基材的LDS功能塑料的性能更加優(yōu)越佛纫,在5G通訊時代擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。這是有由LCP基材的特性決定的总放。

LCP的主要特點包括:①優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性呈宇,耐蠕變性高;②達到熔融流動溫度后熔體黏度極低局雄,熔體流動性極佳甥啄;③LCP屬于本征難燃材料,更安全炬搭、環(huán)保蜈漓;④LCP的力學性能高,可以進一步降低材料的厚度宫盔;⑤LCP的耐溶劑性優(yōu)異融虽;⑥LCP耐高溫性能好,可以耐受回流焊等焊接工藝灼芭;⑦吸濕率很低有额。LCP基材的LDS功能塑料的一個顯著缺點是價格高,另外其各向異性和著色性能很差彼绷。
表 6 Celanese 公司 LCP 基材的 LDS 功能塑料的典型性能

3.3 LDS功能塑料的鐳雕助劑
LDS功能塑料的鐳雕助劑為具備下面特性的金屬化合物:①較高的絕緣性巍佑;②較低的催化高分子反應(yīng)活性;③可見光光照不變色不變質(zhì)性寄悯;④可以均勻分散在塑料基體中萤衰;⑤激光照射后能釋放金屬粒子;⑥耐高溫猜旬,耐化學藥品性好腻菇;⑦低毒性。市售LDS功能塑料用鐳雕助劑有黑色昔馋、灰色和淺綠色筹吐。 

目前常用的LDS功能助劑為銅鹽如堿式磷酸銅[23] ;銅的復(fù)合金屬氧化物如銅鉻黑秘遏;銅及其化合物與錫的化合物的復(fù)配物如默克的Irodine 8841丘薛,Irodine 8851等[24]。 

值得注意的是邦危,用于LDS功能塑料的鐳雕助劑的金屬化合物除了化學成分外洋侨,還常常有晶型限制舍扰,僅化學成分一致晶形結(jié)構(gòu)不同不能使用。 

鐳雕助劑是LDS功能塑料的特征組分希坚,質(zhì)量占LDS功能塑料的3%~10%边苹,對LDS功能塑料的性能和外觀有關(guān)鍵影響。

3.4 LDS功能塑料的配方設(shè)計
LDS功能塑料的配方設(shè)計原理與常規(guī)的改性工程塑料基本一致裁僧,配方結(jié)構(gòu)中一般都包括抗氧體系个束、潤滑體系、增強體系和增韌體系聊疲,差異點是LDS功能塑料中添加了較高含量的LDS 鐳雕助劑茬底,由于該功能助劑是對高分子基材具有催化降解作用的金屬化合物,多數(shù)為無機物获洲,其與樹脂基體的相容性也較差阱表,LDS功能塑料的配方設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)中必需解決下面4個技術(shù)難點: 

(1) 鐳雕助劑種類的選擇及其在基體樹脂中的分散是保證激光鐳雕和自催化化鍍均一性的基礎(chǔ),需要解決鐳雕助劑在LDS功能塑料中的分散和分布問題贡珊。 
(2) 抗光熱降解穩(wěn)定體系的設(shè)計最爬。鐳雕助劑是LDS功能塑料的特征組分,添加量又較高门岔,其對高分子基材較強的催化降解作用會導致材料力學性能迅速劣化爱致,抗光熱降解穩(wěn)定體系是 LDS功能塑料配方設(shè)計中的核心問題。
(3) 為了提高LDS功能塑料的剛性和強度固歪,部分LDS功能塑料中添加了GF作為增強劑蒜鸡,但GF的直徑一般在10~13μm,在塑料中的分散分布長度一般為200~500μm牢裳,相對塑料中的其它組分來說形狀較大逢防,GF取向或分散分布不均勻都會影響智能終端對RF信號的接收精度。GF取向還可能引起LDS功能塑料的各項異性以及翹曲變形蒲讯。 
(4) LDS功能助劑的添加使得該材料的配色困難忘朝,工程塑料常用的有機色粉往往不適用于該體系的配色。

3.5 LDS鐳雕助劑與激光打標助劑的異同 
激光打標塑料[25–27]是生產(chǎn)和生活中常見的塑料判帮。激光打標塑料是在塑膠中添加某種激光照射下變色助劑局嘁,使得塑料激光鐳射區(qū)域顏色與沒有鐳射區(qū)域有顯著色差,使得鐳射區(qū)域顏色對比度大從而實現(xiàn)標識的塑料晦墙。激光打標助劑所用的變色助劑習慣稱之為打標助劑悦昵。表7給出了激光打標助劑和LDS功能塑料的鐳雕助劑區(qū)別。
表 7 LDS 功能塑料與激光打標塑料的助劑區(qū)別

激光打標塑料和LDS功能塑料的差異是功能助劑的差異及添加量引起的晌畅。打標助劑是為了防止普通塑膠產(chǎn)品在激光標記時打不上標記但指、標識不清晰而必須添加的一種助劑,其種類多、添加量低棋凳,一般不超過1%拦坠,對塑膠產(chǎn)品顏色和性能無任何影響,可標記出黑色剩岳、白色贞滨、彩色字跡,適合注塑拍棕、擠出晓铆、噴涂、油漆莫湘。LDS功能助劑的種類比激光打標助劑少得多尤蒿,添加量也大得多郑气,對塑料的顏色幅垮、性能均有顯著影響。

4 LDS功能塑料應(yīng)用及發(fā)展 
4.1 LDS功能塑料的應(yīng)用
LDS功能塑料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通信尾组、汽車電子忙芒、機電設(shè)備、醫(yī)療器械等應(yīng)用領(lǐng)域讳侨,目前最大的應(yīng)用領(lǐng)域仍然是手機天線[28–29]呵萨。蘋果、三星跨跨、華為潮峦、HTC、小米勇婴、華碩忱嘹、OPPO、聯(lián)想等耕渴,幾乎所有手機和筆記本電腦制造商內(nèi)置天線使用了LDS功能塑料拘悦。圖3給出了LDS 功能塑料制備的幾個手機天線的案例圖片。
圖 3 LDS 功能塑料制備的手機天線形式案例

近年來橱脸,隨著移動支付的興起础米,NFC也成為潮流。2014年MTPS平臺建成添诉,建設(shè)銀行屁桑、中信銀行、光大銀行栏赴、中國銀聯(lián)蘑斧、中國移動等7家機構(gòu)的企業(yè)TSM已系統(tǒng)級接入運行。 上海地鐵支持刷NFC手機,北京公交乌叶、地鐵盆偿、便利店已全面支持NFC手機。NFC的大規(guī)模推廣條件逐漸成熟准浴。LDS工藝整合NFC天線事扭,將NFC用LDS的工藝集成到手機外殼上來,手機更輕乐横、更薄求橄、功能更強大。 

在汽車領(lǐng)域葡公,采用LDS功能塑料有利于汽車的小型化罐农、輕量化和智能化:①結(jié)構(gòu)緊湊,相同體積內(nèi)可以設(shè)計更多功能催什,相同功能需要的體積小涵亏。②直接在塑膠支撐件表面形成電路,高集成度減少了汽車組裝工藝和配件蒲凶。③節(jié)約的空間用于其它用途气筋,例如增加電動車的電池容量,增加智能響應(yīng)器件旋圆。 

國外已采用LDS功能塑料制造了多功能方向盤[30]和GPS導航天線[31]宠默,增加汽車功能的同時減少了汽車內(nèi)部獨立組件數(shù)量,有利于汽車輕量化和小型化的發(fā)展趨勢灵巧。LDS功能塑料將促進無人駕駛汽車搀矫、智能汽車的早日實現(xiàn)。

LDS功能塑料的特性和優(yōu)勢使得其在通訊刻肄、電子器件瓤球、芯片制造、精密醫(yī)療儀器設(shè)備肄方、汽車領(lǐng)域冰垄、智能家居、可穿戴設(shè)備权她、智能終端等領(lǐng)域應(yīng)用市場潛力巨大虹茶。


4.2 LDS功能塑料的研究方向
LDS功能塑料主要應(yīng)用于智能感應(yīng)和電磁信號接收、傳播領(lǐng)域隅要,這決定其必須隨著電磁波傳輸方式的改變而發(fā)展蝴罪,進入5G通訊時代后,其研究發(fā)展方向包括介電性能步清、機械加工性能和開拓新應(yīng)用領(lǐng)域三個方向要门。 

(1) 介電性能虏肾。電磁波頻率越高,則波長越短欢搜。5G通訊采用毫米波波段封豪,波長很短。電磁波的波長越短炒瘟,繞射能力就越差吹埠,傳播過程中的電磁波的衰減也越大,意味著5G通訊的電磁波覆蓋能力和傳輸信號強度相對于4G通訊時代的大幅度下降疮装,材料方面就需要調(diào)控介電性能以應(yīng)對[32]缘琅。理論分析,LDS功能塑料的介電常數(shù)對電磁信號的傳輸速度廓推、信號延遲刷袍、天線長度等都有影響,但尚未見到此類研究的相關(guān)研究報道樊展,迫切需要科研工作者深入呻纹、系統(tǒng)地研究LDS功能塑料的組分、結(jié)構(gòu)與其介電性能例如介電常數(shù)滚局、介電損耗居暖、介電強度等的關(guān)系顽频,找出其中的影響變化規(guī)律藤肢,從而為LDS功能塑料在5G通訊環(huán)境下應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。LDS功能塑料的基材中糯景,LCP介電常數(shù)僅為2.9嘁圈,損耗角正切值為0.002~0.004,介電性能優(yōu)異蟀淮,即使在5G毫米波傳輸中信號損耗更小最住、傳輸速度更快,天線陣列中信號的彼此干擾更小怠惶,推測在5G通訊時代具有更大的應(yīng)用市場涨缚。

(2) 機械加工性能。LDS功能塑料在機械加工方面的研究方向根據(jù)人們對LDS制品的要求進行策治。例如脓魏,對于有薄壁要求的終端產(chǎn)品,選擇流動性更好的基材或者提高材料的熔體流動性通惫,如用流動性更好的PA甚至LCP基材制備LDS功能塑料茂翔;對于小型化集成化的終端產(chǎn)品,在保證材料優(yōu)異加工流動性的同時提高材料的強度和剛性履腋,同時要兼顧材料的介電性能和散熱性能珊燎。這些需要設(shè)計工作者在熟練掌握配方設(shè)計原理的基礎(chǔ)上惭嚣,根據(jù)終端制件的應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用條件要求選擇合適的樹脂基材和合適的LDS鐳雕助劑進行設(shè)計開發(fā)。 
(3) 開拓新應(yīng)用領(lǐng)域悔政。LDS功能塑料還要與5G通訊時代不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)晚吞、新產(chǎn)品、新領(lǐng)域相結(jié)合谋国,以滿足通訊器件载矿、傳感器和智能終端更輕、更小烹卒、更薄的發(fā)展趨勢闷盔。例如: 

①LDS功能塑料在新工藝中的應(yīng)用,如LDS功能塑料應(yīng)用于3D打印工藝旅急;LDS功能塑料應(yīng)用于納米注塑工藝[33–34] 逢勾; 
②可以與其它材質(zhì)嵌合的LDS材料,如與玻璃藐吮、陶瓷溺拱、木材、木塑材料的嵌合谣辞; 
③LDS材料與新技術(shù)的應(yīng)用迫摔,如VR技術(shù),AR技術(shù)泥从,微發(fā)泡技術(shù)句占;在新領(lǐng)域中的應(yīng)用,如智能家居領(lǐng)域躯嫉、智能汽車領(lǐng)域纱烘、智能醫(yī)療領(lǐng)域、可穿戴設(shè)備領(lǐng)域等祈餐。

5G時代擂啥,隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)帆阳、無人駕駛哺壶、人工智能、仿生機器人的迅猛發(fā)展蜒谤,萬物互聯(lián)的智能時代的來臨山宾,LDS 功能塑料前景可期,市場潛力樂觀芭逝。

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