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当前,5G热潮正在席卷全球,其商业化不断深入,有效带动了整个产业链的快速发展。作为一场彻头彻尾的技术革命,5G的到来不仅创造了全新的生态产业,而且还将彻底改变人们的生活方式,而各类新材料则是支撑这场技术变革的基石。
在刚刚过去的“2021中国5G新材料产业创新大会”中,对5G产业发展涉及的新材料的关键技术、未来发展方向进行了全面讨论,其中,提及最多的依然是各类无机材料。以下几类无机材料在5G产业中扮演着重要角色,尤其值得我们的关注。
以氮化镓(GaN)为首的半导体材料
半导体材料在通信、电子产业中的重要性是毋庸置疑的。GaN作为第三代半导体材料的代表,其性能较之第二代半导体材料(GaAs、InP等)有了显著提高,能够很好的满足5G对高频率、高效率、低损耗等多方面的需求。在5G产业中,GaN将在射频领域中得到广泛应用,特别是在宏基站和射频在28GHz以上的移动终端中,GaN是不可替代的。
有数据显示,2025年GaN的市场规模将达到8.5亿美元,而随着5G产业的深入,其潜在市场将超过100亿美元。目前,国内的三安光电、士兰微、闻泰科技等半导体龙头企业已经具备了GaN的量产能力,其他公司也在加紧研发、布局,共同助力我国5G产业的快速发展。
各类功能陶瓷材料
传统金属材料会对5G的高频波段产生较大干扰,拥有良好电子、光学、声学、磁性以及功能转换性能的功能陶瓷,将成为通信产业中传统金属材料的最佳替代品。在5G产业中,陶瓷天线、陶瓷滤波器、陶瓷微波材料、陶瓷手机外壳等产品最具发展潜力,形成了近千亿美元规模的市场。
例如,通过LTCC制备的陶瓷基电子元件模组具有优异的介电特性,是5G高频天线的最佳解决方案;将具有高介电常数的陶瓷天线使用到5G手机中,能够有效缩短天线尺寸,实现手机的轻薄化;陶瓷手机外壳则能够有效解决金属外壳存在的干扰信号的问题,同时提升手机的散热和耐磨性能。
用途广泛的石墨烯材料
作为“新材料之王”,石墨烯对5G产业的发展意义显著。例如,石墨烯拥有良好的可加工性和散热性,用于5G产业产品的散热优势显著。2020年,由哈工大研发的高性能石墨烯散热片正式投产,能够年产3000万片石墨烯散热片,可满足我国5G产业中通讯基站、电子设备等产品的散热需求。又如,石墨烯导电性和稳定性良好,具备5G移动终端电池的潜力。
广汽集团就提到了一种搭载石墨烯电池的8分钟充电80%、续航1000公里的新能源车。虽然相关技术有待进一步完善,但将石墨烯作为5G移动终端电池,显然能够满足相关5G产品高功耗的需求。除此之外,石墨烯可用于5G产业中的电磁屏蔽和微波吸收产品,甚至,石墨烯还有望成为新一代的半导体材料。可见,在5G产业中,石墨烯必将用于广阔的应用前景。
总之,在5G产业中各类新型无机材料将发挥巨大作用,是推动整个产业发展、变革的基础。面对5G产业数十万亿美元的市场规模,相关企业更应抓紧研发、布局,实现我国材料、通信行业的同步发展和弯道超车。
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