曹艷霞1 ，賴華林1 ，葉遠(yuǎn)鋒2
(1. 深圳華力興新材料股份有限公司，廣東深圳 518116 ； 2. 深圳市高分子行業(yè)協(xié)會(huì)，廣東深圳 518100)
摘要：激光直接成型(LDS)功能塑料在手機(jī)天線、三維立體電路和智能響應(yīng)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)智能終端部件輕、薄、小型化的基礎(chǔ)材料之一。系統(tǒng)闡述了LDS功能塑料的特點(diǎn)及在5G通訊時(shí)代的機(jī)遇，總結(jié)了LDS功能塑料的研究進(jìn)展，包括常用塑料基材的優(yōu)缺點(diǎn)、商品化產(chǎn)品的牌號(hào)與典型性能、配方設(shè)計(jì)難點(diǎn)、所用鐳雕助劑的特點(diǎn)及與激光打標(biāo)助劑的異同，介紹了LDS功能塑料的應(yīng)用案例，并指出5G通訊時(shí)代LDS功能塑料的研究開發(fā)方向。
關(guān)鍵詞：激光直接成型；功能塑料；激光打標(biāo)；功能助劑
2020年，人類進(jìn)入了5G通訊時(shí)代。5G通訊在傳輸中呈現(xiàn)出低時(shí)延、高可靠、低功耗的特點(diǎn)，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(dá)1 GHz，而60 GHz頻段每個(gè)信道的可用信號(hào)帶寬則到了2 GHz。
激光直接成型(LDS)功能塑料是實(shí)現(xiàn)LDS技術(shù)的關(guān)鍵材料，在手機(jī)天線，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、智能醫(yī)療器件、無人駕駛汽車、智能家居、無人機(jī)等方面可獲得廣泛的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)智能終端部件輕、薄、小型化的基礎(chǔ)材料之一，也是5G通訊時(shí)代的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料之一。
1 5G通訊技術(shù)及其對(duì)LDS功能塑料的機(jī)遇
1.1 5G 通訊的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) [1]
5G移動(dòng)通信和前四代移動(dòng)通信的不同之處在于前四代都是單一的技術(shù)，而5G則是前四代技術(shù)的總和提升，這樣就使得5G移動(dòng)通信的峰值速率更高，更加安全，覆蓋范圍更加廣泛。5G移動(dòng)通信主要特征包括：
(1)頻譜利用效率將會(huì)大幅度提高。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，其中3.3～3.40 GHz頻段限于室內(nèi)使用，4.8～5.0 GMHz頻段的分配使用根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的需求而定；高頻段為20 GHz以上。國(guó)際上主要使用28 GHz高頻段進(jìn)行試驗(yàn)，我國(guó)主要在24.75～27.5 GHz，37～42.5 GHz高頻頻段正在征集意見。
(2) 電磁信號(hào)可靠性更加顯著。與 4G 移動(dòng)通信相比， 5G 的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 4G，而且時(shí)延也大大縮短。
(3)能源消耗降低。5G移動(dòng)通信中十分注重能源節(jié)約，并為此進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)。
5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)后，車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、無人機(jī)、無人駕駛汽車等概念將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。此外，5G還將進(jìn)一步應(yīng)用到工業(yè)、醫(yī)療、安全等領(lǐng)域，能夠極大地促進(jìn)這些領(lǐng)域的生產(chǎn)
效率，并創(chuàng)新出新的生產(chǎn)方式。
5G 通訊技術(shù)的缺點(diǎn)為：
(1) 由于5G通訊采用毫米波電磁信號(hào)傳輸，毫米波波長(zhǎng)短，電磁波繞射能力差，需要大批量增加基站建設(shè)，基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用高。
(2) 毫米波的電磁損耗更大，智能終端需要增加信號(hào)接收強(qiáng)度。
1.2 LDS功能塑料在5G通訊時(shí)代的新機(jī)遇
目前，LDS功能塑料在智能終端、特別是在智能手機(jī)天線中廣泛使用，是4G通訊信息時(shí)代天線及傳感器的主流[2–9]。幾乎所有智能手機(jī)公司均有機(jī)型使用LDS技術(shù)生產(chǎn)的天線。LDS 天線的優(yōu)勢(shì)在于：
(1) 其與柔性電路板天線和金屬片天線相比，LDS部件可采用其實(shí)際需要的形狀，從而使其功能服從于結(jié)構(gòu)形態(tài)，部件具備完全的三維功能。
(2) 由于采用激光成型，改變電路圖案無需改變模具就能實(shí)現(xiàn)，非常適合生產(chǎn)不同種類的天線、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，不僅避免器件的內(nèi)部金屬干擾，更可以縮小器件的體積。
此外，LDS 技術(shù)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，激光系統(tǒng)耐用、少維護(hù)，適用于連續(xù)不間斷生產(chǎn)，并且故障率低。
2 LDS技術(shù)及LDS功能塑料
2.1 LDS技術(shù)及其特點(diǎn)
LDS技術(shù)是由德國(guó)LPKF Laser & Electronics AG集團(tuán)發(fā)明，利用計(jì)算機(jī)按照導(dǎo)電圖形的軌跡控制激光的運(yùn)動(dòng)，將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上，在幾秒到幾十秒的時(shí)間內(nèi)，活化出電路圖案。對(duì)于手機(jī)天線設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，簡(jiǎn)單說就是在成型的塑料支架上，利用LDS技術(shù)可以直接在支架上鐳雕、化鍍形成金屬天線。具體的LDS工藝如圖1所示。
首先將LDS功能塑料注塑成型，繼而將激光光束直接投射在注塑件表面，按照預(yù)設(shè)計(jì)圖案控制激光行進(jìn)軌跡，被激光照射過的部分的金屬化合物被活化，具有較高的自催化反應(yīng)活性，可以誘導(dǎo)下一步金屬化學(xué)鍍從而形成一定厚度的金屬層，直到根據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)圖案形成金屬化的三維立體圖案。
LDS工藝流程短，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)柔性大，線寬、線距精度高，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。應(yīng)用LDS技術(shù)必須采用具有LDS性能的功能塑料，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(diǎn)和特點(diǎn)包括[2] ：
(1) 設(shè)計(jì)靈活，節(jié)省空間。三維電路載體是注塑件表面，可供利用的空間增加；器件更小、更輕；功能更多，設(shè)計(jì)自由度更大，有可能實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性功能。
(2) 柔性制造。印制電路(PCB)工藝修改圖案需要改菲林；修改外型需要改模具。而LDS工藝不要模具和掩模，只修改激光機(jī)CAD數(shù)據(jù)，優(yōu)勢(shì)明顯。
(3) 工藝流程環(huán)保。傳統(tǒng)的塑膠表面電鍍金屬，抗剝離強(qiáng)度差，且需酸粗化、水洗、沉積貴金屬鈀水等不環(huán)保流程，而LDS工藝直接環(huán)?；瘜W(xué)鍍；相比PCB工藝，LDS屬于加法工藝，不要去掉銅箔，省略了蝕刻環(huán)節(jié)，無環(huán)境負(fù)擔(dān)。
(4) 有利于產(chǎn)品體積再縮小。符合手機(jī)等智能終端小型化、薄型的發(fā)展趨勢(shì)。
(5) 產(chǎn)品性價(jià)比高。省略了五金螺絲、接插件、電路板，在一些應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了高密度的三維立體組裝。
2.2 LDS功能塑料及其5G時(shí)代的要求
LDS工藝實(shí)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，添加具有特殊晶體結(jié)構(gòu)、對(duì)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(zhǎng)的作用下能釋放出具有自催化功能的金屬離子M+ ，活化狀態(tài)的M+可以進(jìn)一步催化塑料表層的化學(xué)鍍過程[10–11]。
5G無線移動(dòng)通訊采用超高電磁頻率，通過毫米波技術(shù)傳播電磁信號(hào)，為了提高傳播速率和靈敏度，無線通訊終端里往往布設(shè)很多個(gè)天線，乃至形成多天線陣列以提高接收的電磁波信號(hào)強(qiáng)度和靈敏度，從而提高數(shù)據(jù)通信、傳輸?shù)乃俾屎挽`敏度。而無線通訊終端的發(fā)展趨勢(shì)又是輕薄化、小型化，給信號(hào)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(shí)代天線主流。MIMO系統(tǒng)的多天線要求的是獨(dú)立地收發(fā)信號(hào)并保證彼此間足夠低的相關(guān)性，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(gè)波長(zhǎng)以上，相應(yīng)的信號(hào)接收設(shè)置例如天線長(zhǎng)度也會(huì)降低到以前的幾十分之一，會(huì)變成毫米級(jí)的微型天線，就對(duì)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，例如更低的介電常數(shù)、更高的擊穿電壓和更低的介電損耗。
(2) 更好的散熱性能，解決無線終端永久發(fā)熱發(fā)燙問題。
(3) 更好的耐環(huán)境性，如高低溫、酸堿性等。
(4) 適應(yīng)更多的新技術(shù)新工藝。
(5) 更高的剛性和流動(dòng)性。
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)，PC／丙烯腈 – 丁二烯 – 苯乙烯塑料 (ABS) 合金；熱塑性聚酯如聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)，PBT／聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)合金，PBT／聚對(duì)苯二甲酸1，4–環(huán)己烷二甲酯(PCT)合金；尼龍(PA)如PA66，PA6，高溫尼龍(PPA)，長(zhǎng)碳鏈PA合金等；液晶聚合物(LCP)，也包括以上基材的玻纖(GF)增強(qiáng)材料[11–20]。不同基材的LDS功能塑料的優(yōu)缺點(diǎn)見表1。圖2給出了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、美國(guó)和日本的大型跨國(guó)公司生產(chǎn)，表2給出了部分已經(jīng)商品化的LDS功能塑料牌號(hào)及其生產(chǎn)商[14–19]。
目前市場(chǎng)應(yīng)用最多的是PC和PC／ABS為基材的LDS功能塑料，產(chǎn)品特點(diǎn)是表面性能好、力學(xué)性能好、價(jià)格相對(duì)適中，成品天線的射頻(RF)信號(hào)好。國(guó)外生產(chǎn)商包括Sabic，三菱工程塑料，RTP，Lucky Enpla等；國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商主要有華力興、中塑、華盈、麥艾迪等。PC和PC／ABS為基材的LDS功能塑料占據(jù)了LDS材料市場(chǎng)一半以上的銷售份額。Sabic的NX07345／NX07345P，NX10302黑／11302白和三菱工程塑料公司的Xantar LDS 3710／3720，Xantar LDS 3730／3732／3734的銷售量在LDS功能塑料市場(chǎng)份額中占前兩位，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5H003，5H303，5H005G是自主研發(fā)、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PC和PC／ABS為基材的LDS功能塑料，力學(xué)性能和加工性能與國(guó)際同類產(chǎn)品接近，在加工穩(wěn)定性和耐熱性方面超過國(guó)際同類產(chǎn)品，加工溫度可達(dá)300℃，國(guó)際同類產(chǎn)品往往280℃已經(jīng)發(fā)生明顯黃變。深圳華力興新材料股份有限公司生產(chǎn)的5H003(PC)，5H303 (PC／ABS)，5H005G (PC+GF) 的典型性能見表3。
熱塑性聚酯類基材的LDS功能塑料的主要生產(chǎn)商是德國(guó)Lanxess和BASF。其中，Lanxess 開發(fā)的Pocan系列聚酯基材LDS功能塑料設(shè)計(jì)用于多種用途，尤其用于汽車工程領(lǐng)域。如 Pocan DPT7140的熱變形溫高達(dá)250℃，據(jù)稱能夠通過回流焊和蒸汽焊工藝，是高溫應(yīng)用的理想材料；Pocan DP7102材料良好的流動(dòng)特性可實(shí)現(xiàn)高的生產(chǎn)效率，還具有優(yōu)異的表面質(zhì)感，可用于無失真模塑互連器件的經(jīng)濟(jì)型注塑。Pocan TP710–003則經(jīng)過特別設(shè)計(jì)，可用于制造擠出型材，然后通過LDS工藝制成電路載體。Lanxess公司的PBT基材的LDS 功能塑料的典型性能見表4。
PA類基材LDS功能塑料的生產(chǎn)商包括RTP (PPA)， BASF (PA6／6T)，DSM(PA4T，生物基PPA)，EMS(PA1010)， 華力興(PA6T／66) 等，多數(shù)采用GF及礦物增強(qiáng)PPA以提高材料的尺寸穩(wěn)定性、降低材料的吸濕性。BASF的Ultramid T 4381 LDS采用GF增強(qiáng)的PA6／6T作為基材；DSM的Fortil LDS 51B，F(xiàn)ortil LDS 85B，F(xiàn)ortil LDS 62采用GF增強(qiáng)的PA46、長(zhǎng)碳鏈PPA作為基材。表5給出了DSM公司的PA基材的LDS功能塑料的典型性能。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(xué)溶劑性能，可以制備薄壁制品。
LCP是20世紀(jì)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)，材料的拉伸彈性模量和彎曲彈性模量非常高。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(hào)的LDS的市場(chǎng)銷量曾經(jīng)占據(jù)市場(chǎng)LDS功能塑料銷量的第三位。Celanese的Vetra E840i，Vetra E845i也占有一定市場(chǎng)份額，表6給出了它們的典型性能。
與PC、熱塑性聚酯、PA類基材相比，LCP基材的LDS功能塑料的性能更加優(yōu)越，在5G通訊時(shí)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。
LCP的主要特點(diǎn)包括：①優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性，耐蠕變性高；②達(dá)到熔融流動(dòng)溫度后熔體黏度極低，熔體流動(dòng)性極佳；③LCP屬于本征難燃材料，更安全、環(huán)保；④LCP的力學(xué)性能高，可以進(jìn)一步降低材料的厚度；⑤LCP的耐溶劑性優(yōu)異；⑥LCP耐高溫性能好，可以耐受回流焊等焊接工藝；⑦吸濕率很低。LCP基材的LDS功能塑料的一個(gè)顯著缺點(diǎn)是價(jià)格高，另外其各向異性和著色性能很差。
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；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；④可以均勻分散在塑料基體中；⑤激光照射后能釋放金屬粒子；⑥耐高溫，耐化學(xué)藥品性好；⑦低毒性。市售LDS功能塑料用鐳雕助劑有黑色、灰色和淺綠色。
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；銅及其化合物與錫的化合物的復(fù)配物如默克的Irodine 8841，Irodine 8851等[24]。
值得注意的是，用于LDS功能塑料的鐳雕助劑的金屬化合物除了化學(xué)成分外，還常常有晶型限制，僅化學(xué)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，質(zhì)量占LDS功能塑料的3%～10%，對(duì)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(jì)
LDS功能塑料的配方設(shè)計(jì)原理與常規(guī)的改性工程塑料基本一致，配方結(jié)構(gòu)中一般都包括抗氧體系、潤(rùn)滑體系、增強(qiáng)體系和增韌體系，差異點(diǎn)是LDS功能塑料中添加了較高含量的LDS 鐳雕助劑，由于該功能助劑是對(duì)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(jī)物，其與樹脂基體的相容性也較差，LDS功能塑料的配方設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)中必需解決下面4個(gè)技術(shù)難點(diǎn)：
(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。
(2) 抗光熱降解穩(wěn)定體系的設(shè)計(jì)。鐳雕助劑是LDS功能塑料的特征組分，添加量又較高，其對(duì)高分子基材較強(qiáng)的催化降解作用會(huì)導(dǎo)致材料力學(xué)性能迅速劣化，抗光熱降解穩(wěn)定體系是 LDS功能塑料配方設(shè)計(jì)中的核心問題。
(3) 為了提高LDS功能塑料的剛性和強(qiáng)度，部分LDS功能塑料中添加了GF作為增強(qiáng)劑，但GF的直徑一般在10～13μm，在塑料中的分散分布長(zhǎng)度一般為200～500μm，相對(duì)塑料中的其它組分來說形狀較大，GF取向或分散分布不均勻都會(huì)影響智能終端對(duì)RF信號(hào)的接收精度。GF取向還可能引起LDS功能塑料的各項(xiàng)異性以及翹曲變形。
(4) LDS功能助劑的添加使得該材料的配色困難，工程塑料常用的有機(jī)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(biāo)助劑的異同
激光打標(biāo)塑料[25–27]是生產(chǎn)和生活中常見的塑料。激光打標(biāo)塑料是在塑膠中添加某種激光照射下變色助劑，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(duì)比度大從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)識(shí)的塑料。激光打標(biāo)助劑所用的變色助劑習(xí)慣稱之為打標(biāo)助劑。表7給出了激光打標(biāo)助劑和LDS功能塑料的鐳雕助劑區(qū)別。
激光打標(biāo)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。打標(biāo)助劑是為了防止普通塑膠產(chǎn)品在激光標(biāo)記時(shí)打不上標(biāo)記、標(biāo)識(shí)不清晰而必須添加的一種助劑，其種類多、添加量低，一般不超過1%，對(duì)塑膠產(chǎn)品顏色和性能無任何影響，可標(biāo)記出黑色、白色、彩色字跡，適合注塑、擠出、噴涂、油漆。LDS功能助劑的種類比激光打標(biāo)助劑少得多，添加量也大得多，對(duì)塑料的顏色、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、汽車電子、機(jī)電設(shè)備、醫(yī)療器械等應(yīng)用領(lǐng)域，目前最大的應(yīng)用領(lǐng)域仍然是手機(jī)天線[28–29]。蘋果、三星、華為、HTC、小米、華碩、OPPO、聯(lián)想等，幾乎所有手機(jī)和筆記本電腦制造商內(nèi)置天線使用了LDS功能塑料。圖3給出了LDS 功能塑料制備的幾個(gè)手機(jī)天線的案例圖片。
近年來，隨著移動(dòng)支付的興起，NFC也成為潮流。2014年MTPS平臺(tái)建成，建設(shè)銀行、中信銀行、光大銀行、中國(guó)銀聯(lián)、中國(guó)移動(dòng)等7家機(jī)構(gòu)的企業(yè)TSM已系統(tǒng)級(jí)接入運(yùn)行。 上海地鐵支持刷NFC手機(jī)，北京公交、地鐵、便利店已全面支持NFC手機(jī)。NFC的大規(guī)模推廣條件逐漸成熟。LDS工藝整合NFC天線，將NFC用LDS的工藝集成到手機(jī)外殼上來，手機(jī)更輕、更薄、功能更強(qiáng)大。
在汽車領(lǐng)域，采用LDS功能塑料有利于汽車的小型化、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(jì)更多功能，相同功能需要的體積小。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。③節(jié)約的空間用于其它用途，例如增加電動(dòng)車的電池容量，增加智能響應(yīng)器件。
國(guó)外已采用LDS功能塑料制造了多功能方向盤[30]和GPS導(dǎo)航天線[31]，增加汽車功能的同時(shí)減少了汽車內(nèi)部獨(dú)立組件數(shù)量，有利于汽車輕量化和小型化的發(fā)展趨勢(shì)。LDS功能塑料將促進(jìn)無人駕駛汽車、智能汽車的早日實(shí)現(xiàn)。
LDS功能塑料的特性和優(yōu)勢(shì)使得其在通訊、電子器件、芯片制造、精密醫(yī)療儀器設(shè)備、汽車領(lǐng)域、智能家居、可穿戴設(shè)備、智能終端等領(lǐng)域應(yīng)用市場(chǎng)潛力巨大。
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(hào)接收、傳播領(lǐng)域，這決定其必須隨著電磁波傳輸方式的改變而發(fā)展，進(jìn)入5G通訊時(shí)代后，其研究發(fā)展方向包括介電性能、機(jī)械加工性能和開拓新應(yīng)用領(lǐng)域三個(gè)方向。
(1) 介電性能。電磁波頻率越高，則波長(zhǎng)越短。5G通訊采用毫米波波段，波長(zhǎng)很短。電磁波的波長(zhǎng)越短，繞射能力就越差，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(hào)強(qiáng)度相對(duì)于4G通訊時(shí)代的大幅度下降，材料方面就需要調(diào)控介電性能以應(yīng)對(duì)[32]。理論分析，LDS功能塑料的介電常數(shù)對(duì)電磁信號(hào)的傳輸速度、信號(hào)延遲、天線長(zhǎng)度等都有影響，但尚未見到此類研究的相關(guān)研究報(bào)道，迫切需要科研工作者深入、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)、介電損耗、介電強(qiáng)度等的關(guān)系，找出其中的影響變化規(guī)律，從而為L(zhǎng)DS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，LCP介電常數(shù)僅為2.9，損耗角正切值為0.002～0.004，介電性能優(yōu)異，即使在5G毫米波傳輸中信號(hào)損耗更小、傳輸速度更快，天線陣列中信號(hào)的彼此干擾更小，推測(cè)在5G通訊時(shí)代具有更大的應(yīng)用市場(chǎng)。
(2) 機(jī)械加工性能。LDS功能塑料在機(jī)械加工方面的研究方向根據(jù)人們對(duì)LDS制品的要求進(jìn)行。例如，對(duì)于有薄壁要求的終端產(chǎn)品，選擇流動(dòng)性更好的基材或者提高材料的熔體流動(dòng)性，如用流動(dòng)性更好的PA甚至LCP基材制備LDS功能塑料；對(duì)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(dòng)性的同時(shí)提高材料的強(qiáng)度和剛性，同時(shí)要兼顧材料的介電性能和散熱性能。這些需要設(shè)計(jì)工作者在熟練掌握配方設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，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(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。
(3) 開拓新應(yīng)用領(lǐng)域。LDS功能塑料還要與5G通訊時(shí)代不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新領(lǐng)域相結(jié)合，以滿足通訊器件、傳感器和智能終端更輕、更小、更薄的發(fā)展趨勢(shì)。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；LDS功能塑料應(yīng)用于納米注塑工藝[33–34] ；
②可以與其它材質(zhì)嵌合的LDS材料，如與玻璃、陶瓷、木材、木塑材料的嵌合；
③LDS材料與新技術(shù)的應(yīng)用，如VR技術(shù)，AR技術(shù)，微發(fā)泡技術(shù)；在新領(lǐng)域中的應(yīng)用，如智能家居領(lǐng)域、智能汽車領(lǐng)域、智能醫(yī)療領(lǐng)域、可穿戴設(shè)備領(lǐng)域等。
5G時(shí)代，隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、人工智能、仿生機(jī)器人的迅猛發(fā)展，萬物互聯(lián)的智能時(shí)代的來臨，LDS 功能塑料前景可期，市場(chǎng)潛力樂觀。
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