导热绝缘透波BN膜材在 AR/VR/MRの应用

关键词:5G毫米波,低介电,高导热,绝缘,透波,柔性膜材,国产新材料

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导语:5G时代巨大数据流量对于通讯终端的芯片、天线等部件提出了更高的要求,器件功耗大幅提升的同时,引起了这些部位发热量的急剧增加。BN氮化硼散热膜是当前5G射频芯片、毫米波天线、无线充电、无线传输、IGBT、印刷线路板、AI、物联网等领域最为有效的散热材料,具有不可替代性。

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    本产品是国内首创自主研发的高质量二维氮化硼纳米片,成功制备了大面积、厚度可控的二维氮化硼散热膜,具有透电磁波、高导热、高柔性、低介电系数、低介电损耗等多种优异特性,解决了当前我国电子封装及热管理领域面临的“卡脖子”问题,拥有国际先进的热管理TIM解决方案及相关材料生产技术,是国内低维材料技术领域顶尖的创新型高科技产品。    

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什么是5G?

 

定义

 

“5G”一词通常用于指代第 5 代移动网络。5G 是继之前的标准(1G、2G、3G、4G 网络)之后的最新全球无线标准,并为数据密集型应用提供更高的带宽。除其他好处外,5G 有助于建立一个新的、更强大的网络,该网络能够支持通常被称为 IoT 或“物联网”的设备爆炸式增长的连接——该网络不仅可以连接人们通常使用的端点,还可以连接一系列新设备,包括各种家用物品和机器。公认的5G的优势是:

•具有更高可用性和容量的更可靠的网络

•更高的峰值数据速度(多 Gbps)

•超低延迟

与前几代网络不同,5G 网络利用在 26 GHz 至 40 GHz 范围内运行的高频波长(通常称为毫米波)。由于干扰建筑物、树木甚至雨等物体,在这些高频下会遇到传输损耗,因此需要更高功率和更高效的电源。5G部署最初可能会以增强型移动宽带应用为中心,满足以人为中心的多媒体内容、服务和数据接入需求。增强型移动宽带用例将包括全新的应用领域、性能提升的需求和日益无缝的用户体验,超越现有移动宽带应用所支持的水平。

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毫米波是关键技术

 

     毫米波通信是未来无线移动通信重要发展方向之一,目前已经在大规模天线技术、低比特量化ADC、低复杂度信道估计技术、功放非线性失真等关键技术上有了明显研究进展。但是随着新一代无线通信对无线宽带通信网络提出新的长距离、高移动、更大传输速率的军用、民用特殊应用场景的需求,针对毫米波无线通信的理论研究与系统设计面临重大挑战,开展面向长距离、高移动毫米波无线宽带系统的基础理论和关键技术研究,已经成为新一代宽带移动通信最具潜力的研究方向之一。

毫米波的优势:   毫米波由于其频率高、波长短,具有如下特点:

频谱宽,配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量,适用于高速多媒体传输业务;可靠性高,较高的频率使其受干扰很少,能较好抵抗雨水天气的影响,提供稳定的传输信道;方向性好,毫米波受空气中各种悬浮颗粒物的吸收较大,使得传输波束较窄,增大了窃听难度,适合短距离点对点通信;波长极短,所需的天线尺寸很小,易于在较小的空间内集成大规模天线阵。

毫米波的缺点:毫米波也有一个主要缺点,那就是不容易穿过建筑物或者障碍物,并且可以被叶子和雨水吸收。这也是为什么5G网络将会采用小基站的方式来加强传统的蜂窝塔。

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什么是元宇宙?

 

介绍

 

2021年,“元宇宙”这个词成功出圈了,引爆“元宇宙”的事件是Facebook创始人兼CEO扎克伯格宣布公司名称将更名为Meta,名字来源于“元宇宙(metaverse)”,并宣布未来将专注元宇宙业务发展。

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元宇宙是什么?用苹果CEO库克的话说,那就是:增强现实(AR)。VR、AR、MR可以称之为泛现实技术(XR-Extended Reality)。事实上,这个产业已经酝酿发展很多年了,近年来科技巨头纷纷加入其中,那么VR/AR/MR到底是什么呢?

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1、VR

 

VR全称 Virtual Reality,即虚拟现实,也称灵境技术或人工环境,是由美国VPL公司创始人Jaron Lanier在20世纪80年代初提出的。是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备,在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。
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图  VR的工作原理,来源网络
虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,让使用者如同身历其境一般,可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。
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图源网络
VR对于我们来说并不陌生,除了各大商场中,科技感满满的VR(虚拟现实)体验场馆“遍地开花”,旅游景点这几年推出的沉浸式虚拟旅游也已经成为VR常见的应用场景之一。
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图   VR的应用领域
 

2、AR

 

AR全称Augmented Reality,即增强现实,是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,这种技术可以通过全息投影,在镜片的显示屏幕中把虚拟世界叠加在现实世界,操作者可以通过设备进行互动。这种技术最早于1990年提出,随着随身电子产品运算能力的提升,增强现实的用途越来越广。
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图  AR的工作原理,来源网络
AR通过设备识别判断将虚拟信息叠加在以识别物为基准的某个位置,并显示在设备屏幕上,实现虚实结合、实时交互。AR技术可应用于全息AR导航、商品零售、医疗、影视娱乐等。
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图   AR的应用领域

3、MR

 

MR全称Mixed Reality,即混合现实技术,是虚拟现实技术的进一步发展。MR包括增强现实和增强虚拟,MR技术通过在虚拟环境中引入现实场景信息,在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路,以增强用户体验的真实感。
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图  VR/AR/MR,图源网络
简单来说是AR和VR的融合,一般也会搭配头戴显示器,但是使用者看到的是现实环境,额外再堆叠出虚拟的对象,虽然MR和AR很相似,但它更强调的更是现实与虚拟的混合。
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图  VR/AR/MR,图源网络
MR技术的虚拟与现实的交互反馈能够使人们在相距很远的情况下进行交流,极具操作性,例如在5G高速网络下,相隔两地的医生能同步进行手术和指导。
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前面我们说到AR/VR已经发展多年,从刚开始的火爆,到度过了多年的冷静期,如今又火起来。5G加速了AR/VR产业发展,在众多的5G应用中,AR/VR被认为是最值得期待、有可能成为“杀手级“应用,成为继智能手机后最为重要的终端产品之一。根据 IDC今年9月发布的最新数据显示,2021年,AR/VR市场为4.343亿美元,2025年预计将达到36.112亿美元,复合增长率高达68.4%。
从产业链的角度来看看,AR /VR主要涉及消费电子、光学、显示、材料、软件等产业。

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第二届智能穿戴创新材料与应用高峰论坛

什么是绝缘高导热膜材?

 

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       六方氮化硼(h-BN)这种二维结构材料,又名白石墨烯,看上去像著名的石墨烯材料一样,仅有一个原子厚度。但是两者很大的区别是六方氮化硼是一种天然绝缘体而石墨烯是一种完美的导体。与石墨烯不同的是,h-BN的导热性能很好,可以量化为声子形式(从技术层面上讲,一个声子即是一组原子中的一个准粒子)。有材料专家说道:“使用氮化硼去控制热流看上去很值得深入研究。我们希望所有的电子器件都可以尽可能快速有效地散射。而其中的缺点之一,尤其是在对于组装在基底上的层状材料来说,热量在其中某个方向上沿着传导平面散失很快,而层之间散热效果不好,多层堆积的石墨烯即是如此。”与石墨中的六角碳网相似,六方氮化硼中氮和硼也组成六角网状层面,互相重叠,构成晶体。晶体与石墨相似,具有反磁性及很高的异向性,晶体参数两者也颇为相近。

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基于二维氮化硼纳米片的复合薄膜,此散热膜具有透电磁波、高导热、高柔性、高绝缘、低介电系数、低介电损耗等优异特性,是5G射频芯片、毫米波天线领域最为有效的散热材料之一。

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  • 高导热透波绝缘氮化硼膜材主要应用

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原文始发于微信公众号(凯文蔡说材料):导热绝缘透波BN膜材在 AR/VR/MRの应用

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作者 sun, keting

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