據(jù)悉，今年展會(huì)將重點(diǎn)關(guān)注：醫(yī)用塑料相關(guān)的創(chuàng)新科技；自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)；可遠(yuǎn)程控制的數(shù)字化生產(chǎn)技術(shù)；安全包裝；防護(hù)材料；抗菌材料、健康材料在汽車、電子、包裝等行業(yè)的應(yīng)用；回收再生及可循環(huán)技術(shù)。
5G應(yīng)用
高頻特性、優(yōu)散熱、耐腐蝕材料受追捧
在過(guò)去一年里，無(wú)論是5G最終商用化落地，還是各類5G手機(jī)充斥市場(chǎng)，5G都成為整個(gè)科技行業(yè)的關(guān)鍵詞之一。當(dāng)5G時(shí)代來(lái)臨，更多的目光也瞄準(zhǔn)了5G網(wǎng)絡(luò)所催生的新領(lǐng)域和新機(jī)遇，如5G手機(jī)、電腦、5G基站建設(shè)等等。對(duì)5G產(chǎn)品而言，應(yīng)用材料是制約其發(fā)展的要素之一。
5G手機(jī)
提及5G商用化產(chǎn)品，首當(dāng)其沖是5G手機(jī)，在過(guò)去一年里，如華為、中興、小米等手機(jī)品牌紛紛發(fā)布5G手機(jī)。從以上手機(jī)品牌發(fā)布的新產(chǎn)品來(lái)看，我們不難發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)對(duì)手機(jī)結(jié)構(gòu)、形態(tài)等也提出新要求，如要求手機(jī)小型化、超薄化、全面屏等。而這些都需要新的工藝和材料支撐。
手機(jī)后殼材料
5G應(yīng)用對(duì)設(shè)備材料提出了嚴(yán)苛的要求。比如過(guò)去幾年還很流行的金屬殼體手機(jī)，現(xiàn)在就遇上了問(wèn)題——由于5G毫米波對(duì)金屬極為敏感，因此使用金屬外殼將會(huì)屏蔽信號(hào)。目前5G手機(jī)趨向使用的外殼材料有玻璃、陶瓷和復(fù)合板等非金屬材料。
塑料復(fù)合材料憑著優(yōu)越的性能，成為手機(jī)后蓋的潮流選擇。當(dāng)中，最熱門的要數(shù)PC/PMMA復(fù)合板材。這種材料是將PMMA和PC通過(guò)共擠制得，包括PMMA層和PC層。作為手機(jī)外殼來(lái)說(shuō)，PMMA具有較高的硬度和耐磨性，所以可用于手機(jī)蓋板的外層使用。但是由于性脆，所以復(fù)合PC作為內(nèi)層，這樣材料的整體韌性得以提高，保證了整體的沖擊強(qiáng)度。
手機(jī)天線材料
作為無(wú)線通信的重要一環(huán)，天線技術(shù)革新亦是推動(dòng)無(wú)線連接發(fā)展的關(guān)鍵動(dòng)力。對(duì)于智能手機(jī)天線應(yīng)用，隨著手機(jī)外觀設(shè)計(jì)的一體化和內(nèi)部設(shè)計(jì)的集成化，手機(jī)天線已從早期的外置天線發(fā)展為內(nèi)置天線，并且形成了以軟板為主流工藝的市場(chǎng)格局。
目前應(yīng)用較多的軟板基材主要是聚酰亞胺(PI)，但是由于PI基材的介電常數(shù)和損耗因子較大、吸潮性較大、可靠性較差，因此PI軟板的高頻傳輸損耗嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)特性較差，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的高頻高速趨勢(shì)。5G頻率上升帶來(lái)的天線數(shù)量上升和集成化趨勢(shì)已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)，LCP（液晶聚合物）和MPI（改性聚酰亞胺）軟板代替?zhèn)鹘y(tǒng)PI軟板已成定局。
LCP是介于固體結(jié)晶和液體之間的中間狀態(tài)聚合物，在熔融態(tài)時(shí)一般呈現(xiàn)液晶性，具備優(yōu)異的耐熱性能和成型加工性能。MPI是將傳統(tǒng)PI進(jìn)行加工和改性，將傳統(tǒng)的PI不熔難以加工、粘接性能不理想、固化溫度太高、合成工藝要求高等缺點(diǎn)在一定程度上進(jìn)行修正。
LCP、MPI與傳統(tǒng)PI相比，有明顯的優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)PI，LCP損耗值為2‰-4‰，比PI損耗小10倍，在10GHz以下時(shí)，MPI性能與LCP接近，均大幅領(lǐng)先于PI，在高于10GHz時(shí)，LCP性能顯著。基于5G發(fā)展的需求，LCP和MPI等更能適應(yīng)高頻環(huán)境的材料登場(chǎng)，替代PI的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)確立。
5G設(shè)備導(dǎo)熱散熱材料
高頻率、硬件零部件的升級(jí)以及聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和天線數(shù)量的成倍增長(zhǎng)，設(shè)備與設(shè)備之間及設(shè)備本身內(nèi)部的電磁干擾無(wú)處不在，電磁干擾和電磁輻射對(duì)電子設(shè)備的危害也日益嚴(yán)重。與此同時(shí)，伴隨著電子產(chǎn)品的更新升級(jí)，設(shè)備的功耗不斷增大，發(fā)熱量也隨之快速上升。
因此，電磁輻射和熱也是未來(lái)高頻率高功率電子產(chǎn)品要著力解決的一個(gè)問(wèn)題。為此，電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)加入越來(lái)越多的電磁屏蔽及導(dǎo)熱器件，電磁屏蔽和散熱材料及器件的作用將愈發(fā)重要，未來(lái)需求也將持續(xù)增長(zhǎng)。
以導(dǎo)熱石墨烯為例，5G手機(jī)有望在更多關(guān)鍵零部件部位采用定制化導(dǎo)熱石墨烯方案，同時(shí)復(fù)合型和多層高導(dǎo)熱膜由于具備更優(yōu)的散熱效果也將會(huì)被更多采用。
基站建設(shè)材料
在5G時(shí)代，對(duì)基站和有源天線等設(shè)備的需求將大幅增加。從5G建設(shè)需求來(lái)看，5G將會(huì)采取“宏站+小站”組網(wǎng)覆蓋的模式。歷次基站的升級(jí)，都會(huì)帶來(lái)一輪原有基站改造和新基站建設(shè)潮。5G基站的海量增長(zhǎng)，將同步帶動(dòng)PCB（印刷電路板）、天線振子及天線罩等器件應(yīng)用的大幅增長(zhǎng)。
PCB材料
在5G基站中，PCB作為最基礎(chǔ)的連接裝置將被廣泛使用。PCB產(chǎn)業(yè)界廣泛應(yīng)用的基板材料是玻纖布增強(qiáng)的環(huán)氧型基材FR-4(環(huán)氧樹(shù)脂玻纖布覆銅板)，該材料是由一層或者多層浸漬過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃纖維布構(gòu)成。玻璃纖維布和特殊樹(shù)脂是PCB的重要原材料之一，玻璃纖維布作為增強(qiáng)材料，起著絕緣和增加強(qiáng)度的作用；特殊樹(shù)脂作為填充材料，起著粘合和提升板材性能的作用。
在目前高速高頻化的趨勢(shì)下，較為主流的PCB材料包括聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)、環(huán)氧樹(shù)脂(EP)、雙馬來(lái)酰亞胺三嗪樹(shù)脂(BT)、熱固性氰酸脂樹(shù)脂(CE)、熱固性聚苯醚樹(shù)脂(PPE)和聚酰亞胺樹(shù)脂(PI)等。對(duì)于基站PCB而言，最為重要的指標(biāo)是介電特性、信號(hào)傳輸速度和耐熱性，前兩點(diǎn)上PTFE基板都具有較好的性能，基于此，可以說(shuō)PTFE是5G時(shí)代基站PCB板的優(yōu)選樹(shù)脂材料。
天線罩材料
天線罩是保護(hù)天線系統(tǒng)免受外部環(huán)境影響的結(jié)構(gòu)物。它在電氣性能上具有良好的電磁波穿透特性，機(jī)械性能上能經(jīng)受外部惡劣環(huán)境的作用。復(fù)合材料天線外罩能起到絕緣防腐、防雷、抗干擾、經(jīng)久耐用等作用，而且透波效果非常好。
透波復(fù)合材料是由增強(qiáng)纖維和樹(shù)脂基體構(gòu)成的，兩者的電性能好才能成型出電性能好的透波材料。樹(shù)脂基體主要有傳統(tǒng)的不飽和聚酯樹(shù)脂(UP)、環(huán)氧樹(shù)脂(EP)、改性酚醛樹(shù)脂(PF)以及近年來(lái)開(kāi)始研究和應(yīng)用的氰酸酯樹(shù)脂(CE)、有機(jī)硅樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂(BMI)、聚酰亞胺(P1)、聚四氟乙烯(PTFE)等新型的耐高溫樹(shù)脂。增強(qiáng)體目前大多都采用玻璃纖維，而國(guó)內(nèi)透波復(fù)合材料使用的增強(qiáng)材料主要是 E 玻璃纖維和 S 玻璃纖維，M 玻璃纖維使用量較少。Kevlar(芳綸)最初由美國(guó)杜邦公司發(fā)明，Spectra1000 在各種頻率下均表現(xiàn)出優(yōu)異的介電性能，且具有的低密度、高強(qiáng)度、高模量和高抗沖擊性能，使其在高性能天線罩的制造中具有極大的吸引力。
天線振子材料
在4G時(shí)代，半波振子是最為普遍的天線產(chǎn)品運(yùn)用方案，但為了滿足5G時(shí)代的性能要求，新型的工藝——3D 選擇性電鍍塑料振子方案應(yīng)運(yùn)而生。這種工藝采用了內(nèi)含有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物的材料，用注塑成型的方式將復(fù)雜的 3D 立體形狀進(jìn)行一次性制造，再利用特殊技術(shù)使塑料表面金屬化，因此具有小型化、輕型化、性能好等優(yōu)點(diǎn)，有望成為 5G Massive MIMO（大規(guī)模天線技術(shù)，是5G通信中提高系統(tǒng)容量和頻譜利用率的關(guān)鍵技術(shù)） 場(chǎng)景下的產(chǎn)品運(yùn)用首選。
綜上，對(duì)塑料行業(yè)來(lái)說(shuō)，5G時(shí)代的到來(lái)無(wú)疑是種利好。當(dāng)然，如何生產(chǎn)出性能符合5G產(chǎn)業(yè)建設(shè)需求的優(yōu)質(zhì)，成為相關(guān)企業(yè)思考的重中之重。
可穿戴設(shè)備
舒適、安全無(wú)毒、柔性材料是重點(diǎn)
根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)研究公司IDC的一份研究報(bào)告，2019年可穿戴設(shè)備市場(chǎng)全球出貨量預(yù)估為2.229億臺(tái)，到2023年，耳戴式設(shè)備和手表出貨量將占整體可穿戴出貨量的70%以上。消費(fèi)者對(duì)復(fù)雜小型設(shè)備的喜好增加及互聯(lián)設(shè)備的日益普及，正在推動(dòng)可穿戴材料市場(chǎng)的發(fā)展?？纱┐髟O(shè)備市場(chǎng)的不斷發(fā)展，則進(jìn)一步推動(dòng)了各種可穿戴設(shè)備原材料的需求。
在材料選擇方面，由于應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的材料與人體肌膚直接接觸，因此需要具備安全、透氣、耐用、舒適、靈活度、柔軟度和貼合度好等特性，高分子材料成為可穿戴設(shè)備的主要材料之一。應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的高分子材料包括硅膠、聚胺酯、彈性體TPE、TPU及各種膠黏劑等。
在可穿戴設(shè)備市場(chǎng)中，硅膠是最常用的材料之一。這是由于硅膠質(zhì)地柔軟親膚透氣，佩戴起來(lái)非常舒適通透。此外，硅膠作為熱固性的一種彈性體，還具備安全無(wú)毒、無(wú)味的優(yōu)點(diǎn)，且不溶于水和任何溶劑，能夠持久耐用、防水、防汗，這讓它很適合作為運(yùn)動(dòng)可穿戴設(shè)備的材料。比如三星在去年推出的Galaxy Watch Active智能手表，其表帶就采用多色硅膠材料打造，質(zhì)地非常輕巧，官方數(shù)據(jù)顯示重量?jī)H為25克，且佩戴在手上完全不會(huì)妨礙戶外活動(dòng)、運(yùn)動(dòng)及健身等。另外，由于硅膠具有生物相容性，因此還可用于各種皮膚護(hù)理應(yīng)用，包括用于撕貼式的可穿戴皮膚應(yīng)用，以及用于可穿戴醫(yī)療設(shè)備的生物醫(yī)學(xué)級(jí)硅膠。
談及醫(yī)療可穿戴設(shè)備，據(jù)數(shù)據(jù)顯示，除了消費(fèi)電子產(chǎn)品方面的可穿戴設(shè)備市場(chǎng)增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，醫(yī)療可穿戴設(shè)備的市場(chǎng)也持續(xù)增長(zhǎng)和成熟。根據(jù)Markets and Markets的最新報(bào)告，預(yù)計(jì)到2027年，全球醫(yī)用可穿戴設(shè)備市值將達(dá)到327.1億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為18.3%。
各企業(yè)也將目光聚焦于醫(yī)療可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展。比如此前3M推出一款全新應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備的高端膠粘劑產(chǎn)品——3M?長(zhǎng)戴型醫(yī)用轉(zhuǎn)移膠帶4075，作為一款壓敏性轉(zhuǎn)移膠帶，可長(zhǎng)期穿戴，并可粘貼于多種表面，為此產(chǎn)品工程師能夠選擇使用各種類型的背襯材料。據(jù)悉，這種醫(yī)用轉(zhuǎn)移膠帶對(duì)皮膚表層具有超強(qiáng)附著力，根據(jù)背襯材料的不同，最長(zhǎng)粘附時(shí)間可達(dá)14天之久。
對(duì)可穿戴設(shè)備，尤其是醫(yī)療可穿戴設(shè)備而言，電池續(xù)航能力也是非常重要的一個(gè)指標(biāo)。Nature此前報(bào)道了一種用來(lái)測(cè)量人類心率或血壓的新型柔性自供電電子設(shè)備，完美解決了電量問(wèn)題。通過(guò)在聚對(duì)二甲苯塑料超薄基板上結(jié)合納米化圖案的太陽(yáng)能電池(OPV)和有機(jī)化學(xué)晶體管(OETs)，可以實(shí)現(xiàn)光能量對(duì)電能的轉(zhuǎn)化，且可以實(shí)現(xiàn)器件拉伸變形下仍保持高轉(zhuǎn)換效率(900個(gè)拉伸釋放周期下效率僅下降至初始值的75%左右)。
此外，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也是可穿戴設(shè)備需考慮到的重要問(wèn)題。在此方面，高分子材料也持續(xù)發(fā)力。比如，此前曾報(bào)道塑料柔性磁存儲(chǔ)芯片問(wèn)世。據(jù)悉，這種呈膜狀的“智能塑料”芯片使用蝕刻表面種植有氧化鎂的硅，再通過(guò)轉(zhuǎn)印法在由PET制成的柔性塑料表面上植入磁性存儲(chǔ)芯片以制成。不僅輕薄，且擁有良好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力。
另外，隨著可穿戴柔性器件的研究與開(kāi)發(fā)被廣泛關(guān)注，柔性導(dǎo)電材料也成為研究重點(diǎn)。目前，柔性導(dǎo)電材料的設(shè)計(jì)思路主要有三類：第一類是通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將傳統(tǒng)金屬材料設(shè)計(jì)為可拉伸結(jié)構(gòu)（金屬不具有柔性，在拉伸過(guò)程中易于發(fā)生斷裂而失效）；第二類是以導(dǎo)電聚合物作為柔性電極材料，常用的導(dǎo)電聚合物有聚3-己基噻吩(P3HT)、聚苯胺 fPANI)、聚吡咯(PPY)、聚3,4-乙撐二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)以及它們的衍生物；第三類是將導(dǎo)電納米材料與柔性的基體材料通過(guò)一定方式結(jié)合來(lái)制備柔性導(dǎo)電材料。
將導(dǎo)電納米材料與柔性基體材料復(fù)合具有方法簡(jiǎn)單、原材料靈活多樣、易于集成等特點(diǎn)，是制備柔性導(dǎo)電材料的理想方法之一。在此方法中，導(dǎo)電納米材料可選取碳納米管或石墨烯等納米碳材料，或金屬納米線、金屬納米顆粒等，其種類豐富，選擇靈活；柔性基體材料可選取聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亞胺以及聚氨酯等。
