为6G通信提速——科学家研发超低损耗材料破解高频传输难题
随着5G技术逐步普及，全球正加速迈向6G时代。在万物互联的趋势下，无线通信所需处理的数据量呈指数级增长。信号频率也从过去常见的兆赫兹（MHz）跃升至吉赫兹（GHz），甚至进入太赫兹（THz）范围。然而，随着频率的升高，信号在传输过程中面临的能量损耗问题也愈发严重。
可以将这一现象类比为车辆在高速公路上行驶：道路越宽、速度越快，空气阻力和地面摩擦就越明显。在电子信号传输中，这种“阻力”主要由材料的介电常数（Dk）和介电损耗因子（Df）决定。
- 介电常数（Dk）：影响信号在材料中的传播速度，数值越小，信号传播越快。
- 介电损耗因子（Df）：反映材料对信号能量的吸收程度，数值越低，信号损耗越小。
在高频通信系统中，理想的基材应当同时具备低Dk和极低Df的特性，以确保信号不仅传播迅速，而且稳定可靠。
然而，传统高分子材料在实际应用中面临两难：为降低Dk，通常需要减少材料中的极性基团，但这可能导致材料机械性能下降，易于损坏；而若要降低Df，则往往需要引入更复杂的结构设计，增加制造难度。
- 降低Dk：通常意味着减少极性成分，但会牺牲材料的强度和稳定性。
- 降低Df：可能涉及复杂的分子构型设计，使材料加工变得困难。
因此，研发兼具优异介电性能与良好机械特性的高分子材料，成为材料科学和通信工程交叉领域的重要课题。
向超低损耗材料迈进
近年来，研究人员通过引入新型纳米填充物、优化分子链结构以及开发新型复合体系，逐步突破材料性能的瓶颈。例如，低维纳米材料（如石墨烯、氮化硼纳米片）因其优异的电磁响应特性，被广泛用于提升材料的高频性能。
此外，一些研究团队还在探索具有超低介电常数的空心聚合物微球结构，通过引入微米或亚微米级别的孔隙，有效降低材料整体的Dk和Df。
这些进展不仅为6G通信提供了潜在的材料解决方案，也为未来太赫兹通信、毫米波雷达、高速数据传输系统等高端应用奠定了基础。
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