新材料产业——5G通信技术的助推器
2019-09-17 10:54:49 阅读:538

       新材料产业是支撑国民经济发展的基础,也是新兴技术产业的发展先导。2018年,我国新材料产业市场规模约3.9万亿元,前5年年均复合增长率约28%。尽管我国新材料产业的整体发展水平仍然落后于发达国家,但是加速追赶先进水平的趋势明显。

       2019年被称为“5G元年”。目前,全球有78个国家的182家运营商已经启动5G建设或正在进行5G网络测试,有些国家甚至已经实现了5G在部分地区的试商用。5G时代的大幕已经徐徐拉开,而应用于5G通信的新材料,其研究热度也早已升温。

新材料对通信传输的影响

       通信传输在我国信息化发展中处于十分重要的位置,所以,在通信传输过程中应用材料和器件上,全新材料的应用可以在一定程度上提升传输的新功能以及通信设备的稳定性,进而不断推进我国通信技术的发展,实现经济社会繁荣。

01

光纤材料的应用

       作为一种全新的通信传输材料,光纤材料给信息社会的发展提供了一定的技术支持。而为了可以较好地满足人们对于信息传播的实际需求,应该注重解决光纤通信传输过程中比较常见的情况。在光纤传输过程中,最为重要的问题是应该注重解决传输信号不稳定以及信号比较弱等情况,进而进一步对光纤断线技术进行完善,同时也要求逐渐完善光纤断线设备以及技术水平,确保光纤断面的整洁度以及平整度。

02

超导型材料的应用

       在通信传输领域中,超导材料的应用可以在一定程度上减少电缆材料的使用量。将超导材料应用到通信传输过程中可以实现对损耗的降低、有效扩大容量以及节约金属和绝缘材料。超导型材料的损耗同常规电缆相比较,可以降低约1/10,同时其损耗在一定程度上也可以逐渐降低,超导型材料在传输上的能力是常规电缆的5倍左右。将超导型材料同常规通信材料进行比较,其具有较好的性能以及绝缘性,可以实现对绝缘用料以及金属的节约。

03

铁氧体吸波材料

       铁氧体吸波材料是当前研究比较多的一种吸波材料,依照晶体结构的区别,可以划分为稀土石榴石型、尖晶石型以及六角晶系磁石铅石等3种类型。作为一种复介质材料,对于电磁波的吸收有着介电特性上的极化效应,也有着一定磁损耗效应。这种材料具有频带宽、吸收率高以及涂层薄等优势,因此,其可以被广泛应用到雷达吸波材料中。

04

高分子型材料

       在当前的高分子型材料中一般可以分为纳米纤维、塑料光纤维以及石英光纤维。

4.1塑料光纤维

       塑料光纤维具有较好的耐热性,同时也是高折射率的新型材料以及和低射率的报复材料之间进行组合而形成。光缆可以传送大容量和宽频带信息,且能耗小、保密性和抗电磁干扰能力强,经济效益显著。尤其是同数字技术以及计算机之间进行结合,可以及时传送电话、图像以及数据,进而可以控制电子设备以及智能终端,也会在一定程度上替代通信卫星的作用部分,进而可以深入到社会的生活中,引起信息传输以及通信功能的革命,推动工厂和企业管理形式出现较大的变化。

4.2石英光纤维

       石英光纤维主要是应用了纯度比较高的石英玻璃制作而成,其基本结构为纤维状的波导型。石英光纤维对于光束的传播和约束有着较好的分作用,可以在最大程度上有效避免出现线路串扰问题,避免恶劣环境对其造成的影响,进而就可以受到外界环境调制而出现一定的变化。在光纤传输过程中其能量损耗出现了逐渐降低,特别是对中长距离在进行传输中有着较大的优势,为了保证信号传输的质量,推进网速的提升。

4.3纳米纤维

       纳米光纤具有较大的瞬逝场,投射的功率一部分可以通过瞬逝场进行传输,纳米光纤非线性数比较高,而光束也可以在纳米光束之中逐渐减少器件长度的使用,而这同传统光纤相比来说要小100倍左右。在当前纳米材料的出现以及逐渐兴起的背景下,纳米材料由于其具备着独特的结构促使纳米材料也有着表面效应、小尺寸效应以及量子尺寸效应等。促使纳米材料变为了新型材料研究的重点。


       根据前文所述,新材料对于通信传输有着十分重要的意义,同时也要求可以从根本上满足人们的基本需求。第一要义则是应该确保通信传输的高效性。诸多新型材料的出现则是为了满足人们对高效率的实际需求。而在进行通信传输上,一些高性能的材料开发对通信传输具有十分重要的影响。因此,在通信传输工程中合理应用新材料,不断推进通信工程的进步以及发展。

5G通信新材料研究进展

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印制电路板高频基材

       印制电路板(PCB)的主要性质由其基材决定。目前普遍使用的PCB基材是聚四氟乙烯(PTFE)及碳氢化合物树脂。聚苯醚改性环氧树脂、氰酸酯改性环氧树脂也有部分应用。目前国内高性能基材生产普遍集中于中低端产品,高端产品缺乏,尤其是应用于高频和高导热领域的材料。

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塑料天线振子

       天线振子用于导向和放大电磁波,是基站天线的核心器件。传统铸造工艺、钣金工艺制作的天线振子已不适用于5G的发展。而新发展起来的3D塑料振子因为质量轻、体积小、成本优、性能好等特点,必将引领5G潮流中天线振子的发展大向。飞荣达近些年取得了飞速的发展,其通过“改性塑料+选择性电镀”工艺研发的塑料天线振子是全行业领先技术,已经成为国内5G天线振子的新龙头。

总结

       材料是感知未来世界和实现颠覆性创新的源泉。显而易见,随着5G技术的不断进步,应用不断推广,5G时代带来的发展机遇是无穷大的。5G通讯是依靠半导体材料和器件,实现无线电磁波远距离传输、收发、处理的通信技术。与传统4G等通信技术相比,5G需满足全频谱接入、高频段乃至毫米波传输、高频谱效率3大基础性能要求,因此对器件原材料也提出更高的性能和升级的需求。5G材料的发展,必将助力5G通信的蓬勃发展。


*内容参考:

《新材料对通信传输的影响》 包建宁 《无线互联科技》2018年1月第2期

《5G通信新材料研究进展》 刘义鹤 江洪 中国科学院武汉文献情报中心

*图片来源:百度

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