В последние десятилетия информационные и коммуникационные технологии (ICT) достигли беспрецедентного развития. В качестве примера возьмем технологию беспроводной связи, используемую в сфере мобильных телефонов (MP). Первое поколение технологий мобильных телефонов было создано в конце 1980-х годов. В то время они использовались лишь в некоторых странах ограниченным кругом лиц. Однако в современном обществе благодаря повсеместной мобильной связи люди находятся в тесном контакте друг с другом, а количество устройств на данный момент превысило мировое население.С другой стороны, с популярностью беспроводной сети и других типов беспроводной передачи данных, такие новые технологии в области электромагнитных полей, как экранирование и поглощение электромагнитных помех, привлекают все больше внимания исследовательского сообщества. На сегодняшний день сотовую сеть следующего поколения (5G) только начинают запускать.Это не только новая технология, она также будет иметь огромное влияние на различные области. С развертыванием все большего количества высокочастотных базовых станций и оборудования в сотовых сетях 5G, от виртуальной реальности до самоуправляемых автомобилей, промышленного Интернета, умных городов, Интернета вещей (IoT) и межмашинной связи (M2M), между различными сферами коммуникации сформировались взаимосвязи.

Учитывая, что сеть 5G будет работать в высокочастотном диапазоне спектра электромагнитных волн, материалы, которые использовались ранее на более низких радиочастотах, больше не подходят для производства коммуникационного оборудования 5G. В этом смысле бурное развитие 5G фактически открыло большие возможности сообществам специалистов в сфере материаловедения и инженерии.Полимерные материалы и родственные композиты стали важными участниками конкурса исследований и разработок материалов 5G. Было предложено много новых синтетических полимеров, стратегий модификации и способов обработки, которые показали хорошие перспективы применения в области высокоскоростной беспроводной связи.Поэтому мы создали этот раздел под названием «5G» и пригласили несколько исследовательских групп в области полимеров и инженерии для подведения итогов последних исследований в области высокоэффективных полимеров, используемых в различных областях сотовой связи 5G.Этот раздел всключает в себя четыре обзорных статьи и две научно-исследовательские статьи. В обзорных статьях в основном обобщаются стратегии производства используемых для высокоскоростных сетей связи полимеров с низкой диэлектрической проницаемостью и полимерных материалов для защиты от электромагнитных помех, описываются жидкокристаллические полимеры (LCP), применяемые для 5G, а также прогресс в изготовлении и применении полиарилэфира с низкой диэлектрической проницаемостью. В двух научно-исследовательских статьях в основном представлены совмещаемость и свойства термореактивных материалов на основе фталонитрила и азотсодержащих гетероциклических эфиров полифталазинона, которые специально используются для высокочастотной связи.

Благодаря коммерческому использованию в области персональных коммуникаций в 2019 году развитие сотовой связи 5G оказало большое влияние на науку и технику полимеров. Различные высокоэффективные полимеры и композиты (например, жидкокристаллические полимеры, модифицированные полиимиды, полиарилэфиры, фторполимеры и т. д.) постоянно совершенствуются и успешно применяются в различном высокочастотном оборудовании.В будущем необходимы новые полимеры и стратегии модификации и обработки полимеров для разработки новейших материалов для терагерцовой связи следующего поколения и интегрированной сети «воздух – земля». Опыт исследований и разработок технологий 5G, несомненно, послужит ценным ориентиром при проектировании материалов и оборудования для сотовой связи следующего поколения.Наконец, я надеюсь, что этот раздел может предоставить полезные рекомендации для специалистов в сфере полимерных материалов и инженерных разработок для связи 5G.

Высокоэффективные полимерные материалы с низкой диэлектрической проницаемостью и низкими диэлектрическими потерями широко применяются в высокоскоростных сетях связи.В этом обзоре представлены несколько распространенных полимерных материалов, включая полиимид, полибензоксазол, полиарилэфир, политетрафторэтилен и различные пористые полимеры. Также обсуждена технология получения, различные свойства и области применения распространенных полимеров с низкой диэлектрической проницаемостью.На основе идеальных свойств и требований к применению материалов с низкой диэлектрической проницаемостью обсуждалась возможность дальнейших разработок пористых полимерных материалов.

С появлением мобильной связи пятого поколения (5G) увеличивается количество электромагнитных помех (EMI) и радиации от электронного оборудования, что негативно влияет на здоровье человека. Поэтому спрос на материалы для защиты от электромагнитных помех увеличивается изо дня в день.Благодаря преимуществам низкой плотности, простоты обработки и высокой гибкости, полимерные материалы для защиты от электромагнитных помех привлекают большое внимание в соответствующих отраслях и научных кругах.В этом обзоре мы систематически обсуждаем разработку полимерных защитных материалов на основе полимеров в качестве субстратов и прекурсоров, а также уделяем внимание структурному дизайну полимерных композитов, включая однородную структуру, пористую структуру, слоистую структуру и разделительныю структуру.Особое внимание также уделяется производным синтетических и природных полимеров. Наконец, мы резюмируем последние разработки полимерных материалов для защиты от электромагнитных помех в эпоху 5G и выдвинутые нами критерии.

По мере непрерывно увеличивающегося спроса на сети 5G и появлением ключевых приложений в реальном времени появилась насущная необходимость в усовершенствованных антеннах с высокой пропускной способностью и высокой надежностью соединения.В основном сети 5G работают в двух диапазонах ниже 6 ГГц (известных также как «sub-6») и миллиметровых волнах, которые намного выше, чем рабочая частота сотовых сетей 4G. Поэтому используемые ранее материалы и технологии интеграции должны быть обновлены соответствующим образом.В этом смысле жидкокристаллические полимеры (LCP) благодаря своим превосходным свойствам считаются идеальным высокоэффективным субстратом и упаковочным материалом для микроволновых / миллиметровых волн (mm-wave).В частности, жидкокристаллические полимеры обычно демонстрируют хорошую термическую стабильность, низкое водопоглощение, стабильную диэлектрическую постоянную и тангенс угла потерь в миллиметровом диапазоне волн, в результате чего научные и промышленные круги все больше интересуются применением жидкокристаллических полимеров для оборудования 5G.Однако существует очень мало обзорных статей, посвященных химическим свойствам и материалам жидкокристаллических полимеров для 5G. В этой статье мы подведем итоги исследований жидкокристаллических полимерных материалов, используемых в сетях 5G, с точки зрения науки о полимерах и инженерии.А именно, подробно описаны реакция полимеризации, химическая структура, агрегатное состояние, свойства, модификация и обработка типичных жидкокристаллических полимеров, что способствует практическому применению жидкокристаллических полимеров в ключевом оборудовании сети 5G.

По мере быстрого развития технологии 5G возникает множество новых требований к материалам с низкой диэлектрической проницаемостью. Последняя версия технологии связи 5G предъявляет все более высокие требования к полосам частот.Это означает, что длина волны, применяемая в технологии связи 5G, будет становиться все короче и короче. Чем короче длина электромагнитной волны, тем слабее дифракционная способность и сильнее затухание при распространении.Имеющиеся материалы далеки от удовлетворения новых требований технологии 5G. Поэтому исследования новых материалов с низкой диэлектрической проницаемостью стали объектом пристального интереса.В этой статье обобщены соответствующие исследования некоторых новых полиарилэфиров с низкой диэлектрической проницаемостью и низкими диэлектрическими потерями, которые могут предоставить опыт для последующих работ.

Палладий в современном микроэлектронном оборудовании требует материалов с хорошими механическими свойствами и низкой диэлектрической проницаемостью. Новый фторированный полиариловый эфир (FPPE) получают обычной реакцией поликонденсации 4- (4-гидроксифенила) (дигидро-) фталазин-1-ацетона (DHPZ), бисфенола AF (BAF) и декафторбифенила (DFB), тем самым исследуя влияние объема фталазинона на механические и диэлектрические свойства полимеров. FPPE показал хорошую растворимость после введения фталоцианиновой полугруппы, которая легко растворяется во многих органических растворителях, таких как NMP, DMAc, CHCl₃ и THF. В то же время они демонстрируют более высокую температуру стеклования (T_gs), т. е. от 180 °C до 294 °C, и увеличиваются по мере увеличения содержания фталазиноновых групп.FPPE по-прежнему имеет хорошую термическую стабильность.  Максимальная температура разложения составляет 514 °C, а уровень остаточного углерода составляет 56% при 800 °C в атмосфере азота.Пленка FPPE демонстрирует хорошую механическую прочность. Напряжение при растяжении превышает 68 МПа, а модуль упругости выше 10,8 МПа, который также увеличивается по мере повышения концентрации фталазинона.Для исследования диэлектрических свойств FPPE использовался анализатор импеданса.В верхней полосе частот 0,02-60 кГц диэлектрическая проницаемость FPPE 8020 и FPPE 6040 составляет 3,10–3,30, а диэлектрические потери – 0,005–0,008.Полугруппы фталазинона в основном способствовали снижению диэлектрической проницаемости. Результаты отчетливо показывают, что FPPE – это идеальный потенциальный материал для высокотехнологичных электронных приложений.