5G带来产业升级,泡沫镁合金解决电磁屏蔽难题
来源:陕西榆林镁业集团 | 作者:大镁 | 发布时间: 995天前 | 59 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

前  言

随着5G产业的高速发展,高频率零部件以及设备之间的电磁干扰问题越来越严重,相关产品对电磁屏蔽的要求越来越高。通常情况下,电子产品在设计时会加入更多的电磁屏蔽和导热器件,以此解决产品间电磁屏蔽与散热方面的困扰。5G下游应用的拓展将给电磁屏蔽和导热材料厂商带来机遇,但同时也有很多技术挑战需要解决。

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泡沫镁合金又称为多孔镁合金,是指用特殊方法制成且具有多孔结构的一种新型多功能材料。球体开孔型的泡沫镁合金孔洞孔孔相通,部分由呈气泡舱和舱壁上的小圆孔组成,相当于用多个堆积紧密的空心球镂空了密实镁合金,形成了能允许电磁波、声波、气体或液体物质在镁合金体内流动通过的空间, 因此, 泡沫镁合金也被称作金属海绵。球体开孔型泡沫镁合金的气泡舱呈球状,相对规则,各个球体之间排列得非常紧密,每个舱壁上都开小圆孔连接其他的球体,开往6个方向,连通率超过90%。球体由气孔连接的结构有利于对能量的吸收和过滤,由于不是直通孔,能量通过时经历球体和气孔的反复转换,流量和流速都会发生渐进式衰减变化。

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作为一种多孔材料,泡沫镁合金具有重量轻、耐冲击、比刚度高、可回收性等特点,同时也具备隔音、吸热、电磁屏蔽、防震等功能,由于其性能优良、功能较多,泡沫镁合金在航空航空、轨道交通、通讯、电力电站、军工装备、汽车制造等领域展现出广阔应用前景。

作为一家致力于提供高性能电子材料制造技术公司,北京莹宇电子科技有限公司泡沫镁合金材料首次亮相“2019北京房山京津冀石墨烯大会”。展会期间,北京莹宇电子科技有限公司负责人向DT新材CEO张立生博士等与会人员介绍了泡沫镁合金的阻尼性能、电磁屏蔽、消音、轻量化等特性,在高性能材料上的优势和应用及对市场的期待。


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泡沫镁合金的作用以及工作原理

泡沫镁合金用于电磁屏蔽,球体通孔泡沫镁合金圆孔网状的结构能够有效的屏蔽电磁波。这是因为在电场中金属圆孔里的自由电子在电场的作用下会定向移动,圆孔网的内部会产生自由电子形成的电场,圆孔内部的电场是在外电场的作用下而产生的,当内电场达到一定的恒定值时,内电场和外电场是大小相等而方向相反的,这样在金属圆孔内部各个点外电场和内电场的矢量和都是0,这就是静电屏蔽。对于磁场是不会使电子定向移动的,导体上不会因此而产生势差,所以磁场不会对静止导体没有任何影响,也就不会使金属产生相对应的反抗磁场的力。

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泡沫镁合金用于吸声降噪,可通过对球体大小(直径5-1mm)、壁孔大小、孔壁薄厚和板材厚度的设计和工艺控制,获得理想的应用效果。体积密度:约0.6g/cm2。经相关检测机构鉴定,泡沫镁合金的降噪系数超过国际标准,是目前国内吸音材料的顶端产品,适用于各类运载工具箱体和机械设备的消音降噪。

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泡沫镁合金用于抗冲击吸能,圆形的密堆积结构有无可比拟的优势:球形气泡舱、圆壁孔、舱壁相对规则,使球体开孔型在吸能抗撞击时更具有耐受能力。和气体发泡及缓释发泡法生产的闭孔型相比,在接受冲击能量时缓冲时间更长且不反弹。和其他类型的金属泡沫相比, 球体开孔型的抗压(44Mpa)、抗折弯(30Mpa)强度高出很多,有显著的提升。

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软硬件技术升级,电磁屏蔽产业的机遇和挑战

电子设备工作时,既不希望被外界电磁波干扰,又不希望自身辐射出电磁波干扰外界设备,以及对人体的辐射危害,这就需要通过电磁屏蔽来阻断电磁波的传播路径。近年来,随着软硬件技术不断升级,消费电子产品创新及通信设备升级推动电磁屏蔽和导热材料市场稳步增长,但也面临很多技术挑战。泡沫镁合金多元化吸波材料,专为自由空间和空腔共振应用而设计。诸如低损耗介电填充聚合物,定制模塑弹性体与网状泡沫,以及纺织、定制复合材料等产品能够帮助工程师在设计或测试阶段,亦或是电磁建模、热能及电磁干扰管理中解决常见的挑战。

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5G智能手机的发展,带来了传输速率、频率、信号强度的提升,但是从核心芯片到射频器件,5G智能手机零部件的创新升级对电磁屏蔽和导热提出了新的要求。泡沫镁合金材料在汽车、电子、通讯等领域的关注度非常大,也有很多的产品,它们包括屏蔽、线路噪音削减以及干扰波的吸收等,我们想的是如何把这些热量散发出去。在5G应用方面,对屏蔽材料要求会越来越高,毫米波级别的传播对电磁干扰和屏蔽要求更高。

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得益于技术进步、国家政策扶持,我国5G产业发展迅速,5G手机渗透率不断提升,但与此同时,高频率零部件与设备之间的电磁干扰问题也愈发严重,电磁屏蔽材料需求持续攀升。泡沫镁合金综合性能优良,且可满足电子产品轻量化、小型化发展需求,在5G时代下,泡沫镁合金行业发展前景广阔。

如何解决产业升级带来的电磁屏蔽难题

电磁屏蔽器件的技术水平主要由其材料主导,材料的电导率、磁导率及材料厚度是屏蔽效能的基本因素。随着产业升级,电磁屏蔽材料将向屏蔽效能更高、屏蔽频率更宽、综合性能方向发展。泡沫镁合金材料具备优异的导电性、散热性、消音、阻尼、电磁屏蔽等多功能为一体的新材料,可以满足客户的设计挑战和需求。例如,将板级屏蔽罩与散热产品加以融合,或将结构金属屏蔽和各种吸波材料相结合,利用一款集成解决方案,使得设计和性能层面的众多挑战得以迎刃而解。

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5G技术的应用很广,分成不同的应用场景,其中车联网、物联网是非常常见的场景,在分布式情况下,不管是雷达、传感器系统还是照相系统,它们都在升级。

在这种情况下,想要真正走在行业前列,除了研发创新外,还需要将多功能方案在非常小的空间里加以实现。这就是泡沫镁合金材料独特的优势所在,能够运用其全球前沿高性能材料技术将散热、屏蔽、吸波、各种仿真能力,以及全球实际经验统合在一起,协同产业伙伴大大加快中国在5G相关产业的升级。

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泡沫镁合金制备工艺包括沉积法、二次发泡法、熔体发泡法、铸造法、中空球烧结法以及粉末冶金发泡法等多种方式。受制备技术限制,目前全球泡沫镁合金生产企业数量较少,北京莹宇电子科技有限公司是泡沫镁合金领域领先企业。经过多年深耕,莹宇电子在技术、品牌、运营效率等多方面已形成竞争优势,凭借优质服务、技术创新、产品质量等,获得了国内外客户的高度认可。

市场值得期待

在国家新基建政策的大力推动下,5G产业正迎来更多政策红利,关键技术加速突破。在推进5G方面,我国已处于领跑地位。就目前而言,我国5G研发已进入到第二阶段试验,在2020年部署了超过1万个5G商用基站。

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5G带来的产业升级也给泡沫镁合金材料带来了巨大的机遇。中国是原镁生产大国,2022年全球年原镁产量大约111.5万吨,产量结构上,中国的原镁产量达到全球的83.7%,年产量接近93.33万吨,其中我国的一个县府谷县2022年原镁产量55.43万吨,占全国60%、占全球的50%。北京莹宇电子科技有限公司致力于新材料的研发生产,产品有纳米材料石墨烯和泡沫镁合金材料,用户遍及全国各地以及韩国、日本。产品广泛用于高铁、汽车、储能、数据通信、半导体,以及微电子光电器件。

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中国是全世界电子及半导体、电信及网络设备、汽车等的主要制造国之一。得益于北京莹宇电子科技有限公司高性能材料的革新和热情,使客户能够持续设计出最佳性能的产品。随着政府的新基建政策落实,中国将有望成为引领在这些行业趋势的强国。

目前泡沫镁合金实验室样品规格做到了孔径1mm-5mm,密度0.5-0.8g/cm2,厚度8mm-50mm,面积30cmX50cm,0.0589的阻尼系数。可承受300摄氏度高温,声波频率在125-2000HZ之间时吸声系数可达0.98,降噪系数超过0.4,电磁波频率在2.6-18GHZ之间时,电磁屏蔽量在80-90dB,电阻率为纯镁的100倍。耐腐蚀性也较好,耐候性好,低吸湿,不老化,无毒性,可用运于各领域工业生产。

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泡沫镁合金市场发展时间较短,目前我国泡沫镁合金应用较集中,主要集中在雷达、军工等领域,其他领域仍有待进一步开发。泡沫镁合金的电磁屏蔽性能是铁氧体系等传统屏蔽材料的数十倍,作为新型电磁屏蔽材料,泡沫镁合金在消费电子、光电器件、通讯、汽车等民用领域也具有广阔发展空间。

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在5G时代下,电磁屏蔽需求不断释放,这将为泡沫镁合金行业带来发展机遇,未来随着技术进步、需求增加,泡沫镁合金应用将逐步从军用领域向民用领域扩展。