曹艷霞1 ，賴(lài)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(kāi)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(lèi)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(wú)線通訊最有希望應(yīng)用的28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達(dá)1GHz，而60GHz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(wú)人駕駛汽車(chē)、智能家居、無(wú)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。
01 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6GHz以下，其中3.3~3.40GHz頻段限于室內(nèi)使用，4.8~5.0GMHz頻段的分配使用根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的需求而定；高頻段為20GHz以上。國(guó)際上主要使用28GHz高頻段進(jìn)行試驗(yàn)，我國(guó)主要在24.75~27.5GHz，37~42.5GHz高頻頻段正在征集意見(jiàn)。
(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(guò)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(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)。
5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)后，車(chē)聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛汽車(chē)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(wú)需改變模具就能實(shí)現(xiàn)，非常適合生產(chǎn)不同種類(lèi)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。
02 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(shuō)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(guò)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(wú)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?xún)r(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(guò)程[10-11]。
5G無(wú)線移動(dòng)通訊采用超高電磁頻率，通過(guò)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(wú)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(wú)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(kāi)來(lái)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(wú)線終端永久發(fā)熱發(fā)燙問(wèn)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。
03 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(shù)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(jiàn)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(jiàn)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(xiāo)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(xiāo)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(xiāo)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(lèi)產(chǎn)品接近，在加工穩(wěn)定性和耐熱性方面超過(guò)國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品，加工溫度可達(dá)300℃，國(guó)際同類(lèi)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(jiàn)表3。
熱塑性聚酯類(lèi)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(kāi)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(chē)工程領(lǐng)域。如 Pocan DPT7140的熱變形溫高達(dá)250℃，據(jù)稱(chēng)能夠通過(guò)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(wú)失真模塑互連器件的經(jīng)濟(jì)型注塑。Pocan TP710-003則經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，可用于制造擠出型材，然后通過(guò)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(jiàn)表4。
PA類(lèi)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(lái)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(xiāo)量曾經(jīng)占據(jù)市場(chǎng)LDS功能塑料銷(xiāo)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(lèi)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?xún)?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(jiàn)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(wú)機(jī)物，其與樹(shù)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(kāi)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(lèi)的選擇及其在基體樹(shù)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(wèn)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(wèn)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(lái)說(shuō)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(jiàn)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(méi)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(chēng)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(lèi)多、添加量低，一般不超過(guò)1%，對(duì)塑膠產(chǎn)品顏色和性能無(wú)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(lèi)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。
04 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(chē)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(píng)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(lái)，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(lái)，手機(jī)更輕、更薄、功能更強(qiáng)大。
在汽車(chē)領(lǐng)域，采用LDS功能塑料有利于汽車(chē)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(chē)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(chē)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(pán)[30]和GPS導(dǎo)航天線[31]，增加汽車(chē)功能的同時(shí)減少了汽車(chē)內(nèi)部獨(dú)立組件數(shù)量，有利于汽車(chē)輕量化和小型化的發(fā)展趨勢(shì)。LDS功能塑料將促進(jìn)無(wú)人駕駛汽車(chē)、智能汽車(chē)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(chē)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(kāi)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(guò)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(jiàn)到此類(lèi)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(shù)脂基材和合適的LDS鐳雕助劑進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。
(3) 開(kāi)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(chē)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(chē)聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛、人工智能、仿生機(jī)器人的迅猛發(fā)展，萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代的來(lái)臨，LDS 功能塑料前景可期，市場(chǎng)潛力樂(lè)觀。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 方汝儀 . 信息技術(shù)，2017(1):142–145.
[2] 史書(shū)漢，等 . 印刷電路信息，2014(1):23–27.
[3] 張學(xué)達(dá)，等 . CN103633430A[P].2014-03-12.
[4] 張為林，等 . CN104505587A[P].2015-04-08.
[5] 張范琦，等 . 杭州電子科技大學(xué)學(xué)報(bào) : 自然科學(xué)版，2015(2):13– 15.
[6] 馬軍祿 . CN204966672U[P].2016-01-13.
[7] 黃玉梁，等 . CN206059630U[P].2017-03-29.
[8] 湛保軍，等 . CN207303327U[P].2018-05-01.
[9] 楊淑俠 . CN208507960U[P].2019-02-15.
[10] 劉歡 . LDS 材料的制備、配方優(yōu)化、性能及應(yīng)用研究 [D]. 成都：
四川師范大學(xué)，2018.
[11] 曹艷霞，等 . 機(jī)遇來(lái)了，LDS應(yīng)戰(zhàn)無(wú)線通訊時(shí)代[J／OL]. https://
www.adsalecprj.com.2015-06-01.
[12] 宮清，等 . CN102286210A[P].2013-01-30.
[13] 宮清，等 . CN101747650B[P].2012-01-04.
[14] 博納爾杜斯 · 安東尼斯 · 赫拉爾杜斯 · 齊勞溫 . CN102770-
278B[P].2015-11-25.
[15] 茂木篤志，等 . CN104023990B[P].2015-06-10.
[16] 彼得 · 吉斯曼，等 . CN102762658B[P].2016-01-13.
[17] 茂木篤志，等 . CN104159971B[P].2015-07-08.
[18] 曹艷霞，等 . CN104497537B[P].2016-08-31.
[19] 曹艷霞，等 . CN104497535B[P].2016-08-31.
[20] 吳彤，等 . CN106928682B[P].2019-04-23.
聚砜醫(yī)療干粉吸入...
塑料包裝材料的減...
汽車(chē)功能鍵觸摸蓋I...
高性能注塑聚丙烯...
