纳米合晶瓷在5G手机背板中的应用

　　通湾新材总经理周涛在去年9月10日作客第四届手机陶瓷技术与应用论坛,主讲《无机/有机分子组装材料(合晶瓷)在5G手机背板中的应用探索》。这标志着通湾新材历时两年、耗资数千万元精心研制的纳米合晶瓷手机背板,已登上市场舞台。

　　纳米合晶瓷是南通通州湾新材料科技有限公司总经理周涛教授发明的一种新型陶瓷材料,其研发灵感来源于自然界的具有优异力学性能的无机碳酸钙和硬质蛋白通过自组装形成的贝壳类生物材料。开发过程中通过多次实验,成功找到了低聚高分子材料代替自然界的硬质蛋白,与氧化铝、氧化锆等无机陶瓷纳米粉体复合,设置合理诱导外场反应条件,引导无机陶瓷分子单元与有机高分子低聚物在纳米尺度范围内快速聚集组装,形成多层次、多组分、多级界面的三维有序结构,从而使得该材料在纳米尺度范围内较好地结合了有机高分子单元的韧性和无机陶瓷单元的强度,体现出高强度、高韧性、散热性能好、介电常数低等优异性能。目前主要应用于5G手机背板、可穿戴设备外观件等领域。

　　通湾新材总经理周涛强调,纳米合晶瓷不是一个标准配方的具体材料品种,而是一个采用分子组装工艺、组合无机纳米陶瓷与有机高分子成分的新型材料门类。原材料的具体配方和生产工艺,可以根据手机背板应用端的个性化需求,有针对性地进行参数设置。从纳米合晶瓷开始,5G手机背板材料将迈入定制时代。

　　纳米合晶瓷是南通通州湾新材料科技有限公司总经理周涛教授多年的生物材料研究经验所得。通过比较“棱柱式”、“球状式”、“板状式”、“砖墙式”等不同显微结构的贝壳的仿真难度和力学性能优劣,确定了纳米合晶瓷是通过合理设置预反应条件,使用挤出工艺诱导氧化铝无机陶瓷分子单元与有机高分子低聚体聚集得到注塑加工性能优异的“球状组”的贝壳微结构,然后注塑成型得到所需形状尺寸的外观件再次设置合理的外场反应条件,诱导“球状组”的贝壳微结构外观件在显微尺度范围内组装成一种多层次、多组分、多级界面的三维有序“砖墙式”贝壳生物结构功能复合材料,充分发挥“砖墙式”贝壳类生物结构优异的力学性能,同时也采用先期诱导仿真得到“球状组”的微结构注塑,使得仿真难度降低。经过多次实验开发,找到了低聚的有机高分子材料替代硬质蛋白,使得材料来源广泛,成本大幅降低,同时使用硬度更高的无机的纳米氧化铝、氧化锆替代自然界的碳酸钙粉体,提升硬度,弥补人工仿真难以百分百复制生物自组装结构带来的硬度性能缺失,具有比较全面的综合性能优势,非常适合5G通讯移动终端外观件选材使用。

　　纳米合晶瓷的纳米尺度范围内完美结合了有机高分子单元的韧性和无机陶瓷单元的强度性能,用它具有温润如玉、色彩绚丽、耐磨性能佳、散热性能优、抗摔性能卓越等特点,同时也具有良好的5G信号通透性。

　　纳米合晶瓷手机背板经挤出注塑抛光后就可达镜面效果,可以制备蓝、绿、紫、黑等颜色,无需额外的表面涂装工艺,色彩绚丽多样。与氧化锆陶瓷背板相比,密度仅为2.5g/cm3,轻量化明显,介电常数低,且稳定,5G电磁波信号无阻隔,区别于传统的塑料背板,耐温稳定性可达200℃,表面硬度5H,1um钢丝球擦洗反复3000次,无划痕。热导率可达1.2W/m·K,优于玻璃和塑料,与氧化锆陶瓷背板接近,利于手机散热设计。

　　从量产经济性看,纳米合晶瓷背板采用特殊注塑成型工艺和分子组装后处理技术,无需后续的高温烧结过程,单片能耗低,CNC和抛光的加工量大幅降低,生产效率提升,良品率高,从而有效降低了生产成本。最具有颠覆性的是,纳米合晶瓷可以直接制作集中框和盖板于一体的3D手机背板,省去了金属中框的配置,所以可以提高手机品牌厂商的盈利空间。