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5G與新材料
新材料
新材料產業與新基建之間是互相依存、互相推動的關係。一方面表現在，新材料是高階製造的基礎，新基建同樣也離不開新材料的支撐，如晶片、光纖、資料中心、航空航天、新能源汽車等；另一方面，新基建也為新材料這類流程製造業帶來了數字化轉型的機遇，5G、智慧製造、工業網際網路等新一代產業技術，可以和傳統生產製造進行融合，實現人、裝置、產品在產業鏈內的“互聯互通”，可大幅提升安全生產、流程控制、工藝最佳化、供應鏈管理等方面的效率。
新材料產業與新基建之間是互相依存、互相推動的關係。一方面表現在，新材料是高階製造的基礎，新基建同樣也離不開新材料的支撐。如晶片、光纖、資料中心、航空航天、新能源汽車等背後都需要新材料提供基礎性的支援。新基建所提出的新需求，也將進一步刺激我國新材料產業加快升級，促進一批新科技成果轉化，提升我國新材料產業在高階領域的供給能力。
另一方面，新基建也為新材料這類流程製造業帶來了數字化轉型的機遇。5G、智慧製造、工業網際網路等新一代產業技術，可以和傳統生產製造進行融合，實現人、裝置、產品在產業鏈內的“互聯互通”，可大幅提升安全生產、流程控制、工藝最佳化、供應鏈管理等方面的效率。新基建設施的完善，可以為新材料產業的發展帶來新的機遇。
一、5G與新材料
5G為第五代移動通訊技術的簡稱，訊號採用的頻率更高、波長更短，已經接近毫米波波段。毫米波最大優點為傳播速度快，隨之帶來的最大缺點就是穿透力差、衰減大。所以與傳統通訊時代不同，5G通訊需要建設更多的基站，同時也對裝置的材料效能提出了更高的要求。
具體表現為：5G的傳輸速度更快，要求傳播介質材料的介電常數和介電損耗要小；5G的訊號波長更短，電磁波覆蓋能力較差，要求材料的電磁遮蔽能力要強；5G元器件的厚度薄、密封性好，要求及時散熱，材料導熱效能要好。綜合起來看，5G需要：低介電、高導熱和高電磁遮蔽的材料。5G通訊用材料品種異常豐富，從金屬材料、陶瓷材料、工程塑膠、玻璃材料、複合材料到功能材料，都有著巨大的市場空間。5G的佈局帶動了整個產業鏈的發展，必然會推動供給側改革，企業都面臨著機遇和挑戰。
（一）5G時代下的天線材料
5G時代來臨，通訊處理的資訊量與日俱增，天線是實現這一跨越提升不可或缺的元件。5G通訊所用的無線電波頻率高，波長短，容易在傳播介質中衰減，因此要求天線材料具備低損耗、小尺寸、高導熱、高整合的特點。
最早的天線由銅和合金等金屬製成，後來隨著柔性電路板製造工藝的出現，4G時代的天線製造材料開始採用聚醯亞胺（PI）膜作為絕緣基材。但PI在高頻波段損耗明顯，無法滿足5G終端的需求，憑藉介質損耗與導體損耗更小，具備靈活性、密封性等特性，液晶聚合物（LCP）逐漸得到應用。但LCP工藝複雜、良率低，所以導致造價昂貴，目前改良的聚醯亞胺（MPI）有望成為5G時代早期天線材料的主流選擇之一。
改性聚醯亞胺（MPI）非結晶性的材料，基本上在各種溫度下都可進行操作，特別是在低溫壓合銅箔時，能夠容易地與銅的表面接著。其氟化物的配方被改良，在10-15GHz的超高頻甚至極高頻的訊號處理上的表現有望媲美LCP天線，MPI可以滿足5G時代的訊號處理需求，且價格較LCP更親民，故在5G發展前期，MPI有望替代部分PI，成為重要的過渡材料。
（二）5G時代下的半導體材料
行動通訊的發展史，也是一部半導體材料的發展史。半導體材料是微電子行業發展的基礎，第一代半導體材料以矽（Si）為主導，目前95%的半導體器件和99%以上的積體電路都是以矽材料為基礎；20世紀90年代以來，隨著光纖通訊和網際網路的高速發展，促進了以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表的第二代半導體材料的發展需求，其成為製造高效能微波、毫米波器件及發光器件的優良材料；第三代半導體材料主要包括碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）、金剛石等，因其禁頻寬度較大，又被稱為寬禁帶半導體材料。其具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率等特點，因此也被業內譽為微電子產業的“新發動機”。
射頻功率放大器是發射系統中的主要部分，重要性不言而喻。4G時代的基站中以前採用的射頻功率放大器主要基於（橫向擴散金氧半導體）LDMOS技術，但LDMOS器件在物理上已經遇到極限，極限頻率不超過3.5GHz，已經不能滿足5G時代高頻器件的材料需求。以GaN、SiC等為代表的第三代半導體材料，可承受更高的工作電壓，意味著其功率密度、工作溫度更高，因而具有適合高頻率、支援寬頻寬等特點。
（三）5G時代下的電磁遮蔽材料
隨著現代通訊技術的發展，電磁波引起的電磁干擾問題日益嚴重，不但會影響電子裝置的正常工作，同時也會因電磁汙染而影響人類健康，並且電磁波洩露也會造成潛在的資訊洩露的風險。電磁遮蔽材料，透過對電磁波的反射和吸收，實現對訊號的阻隔或衰減。按照材料的製備工藝劃分，電磁遮蔽材料可以分為金屬類電磁遮蔽材料、填充類複合遮蔽材料、表面敷層遮蔽材料、導電塗料類遮蔽材料。
電磁波在遮蔽材料內傳播時的衰減主要是基於電磁波的反射和吸收：
（1）電磁波傳播到遮蔽體表面時，由於空氣與遮蔽體介面處波阻抗發生突變，電磁波產生了反射；
（2）電磁波透過金屬材料時，金屬材料會由於感應電動勢形成渦流，渦流磁場與原來磁場方向相反、相互抵消，從而實現遮蔽作用，也就是吸收損耗；
（3）在遮蔽體內未衰減掉的電磁波，傳播到遮蔽體另一表面時，遇到阻抗突變的金屬-空氣介面再次發生反射，重新返回遮蔽體內後產生多次反射。
在5G時代，隨著電磁波頻率的增加，吸收損耗所佔的比例隨之增加，而反射損耗所佔的比例隨之減少。因此，對於高頻電磁波，主要利用高電導率的金屬材料產生渦流，用以對外來電磁波產生抵消作用。對於低頻電磁波，通常可以採用具有高磁導率的材料，使磁力線限制在遮蔽體內部，防止電磁波擴散。
基站外殼一般是鋁合金壓鑄件，為了實現整體的電磁輻射防護，還需要在壓鑄件的接縫處用導電矽膠條密封，使殼體形成一個連續的導電體，來防止電磁波洩漏造成的輻射。對於5G高頻通訊而言，導電矽膠條的電磁遮蔽效能至關重要，材料的導電性越強，渦流效應也就越明顯。因而，提高密封矽膠條的導電效能，是提高殼體電磁遮蔽效能的關鍵。除了導電性以外，導電矽膠條還需要滿足基站整合商對拉伸強度、撕裂強度、斷裂伸長率、壓縮永久形變、耐極端戶外環境的要求。