迈向6G通信新时代:科学家研发超低损耗材料加速信号传输
随着5G技术的广泛应用和6G通信标准的逐步推进,全球正迈向高度互联的数字化时代。在这一背景下,无线通信系统需要应对日益增长的数据流量,信号频率也从传统的兆赫兹(MHz)迅速提升至吉赫兹(GHz)乃至太赫兹(THz)水平。
高频通信与材料性能之间的紧密关联
然而,频率的升高也意味着信号在传播过程中更容易出现能量损耗。一个贴切的类比是:道路越宽、车速越快,地面摩擦和空气阻力也会随之增加。对于电子信号而言,这种“阻力”主要由材料的介电常数(Dk)和介电损耗因子(Df)所决定。
- 介电常数(Dk):影响信号在材料中的传播速度,数值越低越有利于高速传输。
- 介电损耗因子(Df):决定了信号在材料中传输过程中的能量损失,理想值应尽可能小。
在高频通信系统中,理想的介电材料应当兼具低Dk与极低Df的特性,从而确保信号在高速传输过程中仍能保持稳定与高效。
当前面临的主要挑战在于,传统高分子材料往往难以在两者之间取得平衡。
- 当尝试降低介电常数时,通常需要减少材料中的极性基团,这会导致材料硬度下降,机械性能变差。
- 而要实现更低的介电损耗,则可能需要引入复杂的分子结构或采用难以规模化加工的工艺。
因此,开发出兼具优异介电性能与良好机械稳定性的新型高分子材料,已成为科研人员在高频通信材料领域的重要攻关方向。
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