广告

环保材料助力碳达峰/碳中和,5G、汽车及消费电子领域显身手

时间:2021-09-27 作者:刘于苇 阅读:
碳达峰、碳中和是近一年来被全球各行各业热烈讨论的问题。去年9月,中国国家主席习近平在纽约举行的联合国大会上通过视频发表讲话,宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,并争取2060年前实现碳中和。这一发言被视作中国,乃至全球抗击气候变化一战中的重要一步。
广告
EETC https://www.eet-china.com

碳达峰、碳中和是近一年来被全球各行各业热烈讨论的问题。去年9月,中国国家主席习近平在纽约举行的联合国大会上通过视频发表讲话,宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,并争取2060年前实现碳中和。这一发言被视作中国,乃至全球抗击气候变化一战中的重要一步。

所有涉及到工业生产的企业,在生产过程中势必在消耗能源的同时,排放一定的废弃物。作为全球排名领先的多元化化工企业,沙特基础工业公司(SABIC)会如何看待和践行碳达峰、碳中和的国家策略,坚持可持续发展战略呢?

在2021第四届5G加工产业链暨精密陶瓷展览会(CMPE 2021)上, SABIC特材部相关产品线的专家接受了《电子工程专辑》的采访,除了阐述对工厂节能减排等可持续发展策略,还详细介绍了其高性能材料组合在5G、汽车电子及终端设备上的应用,包括LNP™改性材料和共聚PC材料、ULTEM™树脂和NORYL™树脂,以及各种低聚物。

沙特基础工业公司(SABIC特材部相关产品线的专家,从左到右依次为:特材部资深市场开发经理朱景辉, LNPNORYL产品线亚太区高级产品经理邹琰,特材部大中华区高耐热工程塑料产品经理王立秋,特材部热固性材料及添加剂中国区市场开发经理孔凡旺

化工企业如何助力碳达峰、碳中和?

对可持续发展问题,SABIC特材部资深市场开发经理朱景辉表示,SABIC一直在持续寻找更加有效的可持续发展的方法,也制定了具体目标。“SABIC制定的目标是2025年要将在生产中产生的物料损失比2010年降低50%,水利用降低25%,温室气体排放和能源消耗率和2020年相比降低25%。在可持续发展产品开发方面,则着重开发如PCR、生物基等环保材料。”目前这些环保材料应用最多的领域是消费电子类、5G基站以及一些产品外壳,比如路由器、CPE等。

SABIC特材部LNP和NORYL产品线亚太区高级产品经理邹琰表示,其实SABIC公司早在多年前就开始和有可持续发展情怀的公司合作。SABIC特材部的可持续发展解决方案具体可以分成三大块。

第一,机械物理回收产品。比如塑料一开始被做成一个手机,卖给消费者后被淘汰,再回收后把这部分塑料提炼出来,经过清洗等程序形成PCR(消费后回收)材料。据悉SABIC多年前就已经用这种材料做为原料,利用独有的技术做出新产品。物理回收在材料行业已有多年开发和使用历史。

第二,化学升级回收产品。如上图从右到左所示的流程,矿泉水瓶使用完后被回收破碎,成为各种颜色的塑料碎片,经过清洁处理解聚成为单体后再合成,做成塑料粒子,最后再做成成品。“因为PET水瓶属于聚合塑料,所以要把它解聚成单体再合成PBT树脂。这样回收再利用的产品生产流程,比直接用石油提炼出来单体再合成PBT,二氧化碳排放、水消耗、能源消耗的综合总量有大幅度降低。”据邹琰介绍,目前SABIC特材业务的化学升级回收产品应用比较多,已经消耗了超过1亿个废矿泉水瓶做成各种产品,很多国际品牌都在用。

第三,基于生物基树脂的产品。以往的共聚PC、均聚PC单体都是从石油裂解而来,SABIC使用非食品链植物提炼出基础原料作为合成PC的原料之一,做成基于生物基的高聚物产品,对环境保护有正面作用。

上述可持续发展产品已经被做成各种各样的基材,用到各种树脂材料中去。除了PC材料,越来越多基于生物基的材料已成为大方向,SABIC特材部大中华区高耐热工程塑料产品经理王立秋补充道,“我们基于生物基树脂的高耐热材料ULTEM树脂已经研发成功,将在今年年底之前上市。”据介绍,这种材料的特性跟从石油加工而来的树脂化学结构和物理性能一致,可直接替换。

除含有PCR的PC/硅氧烷共聚物之外,SABIC还展示了其他一些有助于实现净零碳目标的可持续发展系列材料。例如LNP ELCRIN iQ改性树脂,其回收材料的含量达60%(按重量计),供应链已通过供应责任审核,涵盖了社会、环境、健康和安全要求。

5G基站

全球5G产业的成功,在于它可以满足消费者对于新一代网络的需求,包括速度、可靠性和可持续发展。为此,网络运营商和设备制造商不断运用新的技术,持续扩大网络和产品的覆盖范围及容量。SABIC特材产品也与5G电信设备领域的全球企业保持合作,帮助他们实现长期可靠性、产品减重,以及改善射频性能和开展创新设计。

2019年,5G基站开始陆续建设,去年在中国达到高峰。据介绍,今年总共有70多万站要建设,其中中国移动和中国广电将共同投入48万站,中国联通和中国电信共有20多万站。不同时期建设的基站属于不同频段下的产品,其设计和材料要求是有差异的,朱景辉介绍到,比如去年是中高频3.5GHz、2.6GHz,今年重点是700兆赫兹低频,成品尺寸会比高频大很多。

举例来说,700兆赫兹大多采用MIMO天线,比如4T4R,尺寸会达到1-2米多长。里面的部件要求也跟去年3.5GHz Massive MIMO 不一样,移相器数量增加,对材料稳定性也有很高要求。“频率越高产品的尺寸会越小,比如去年3.5G Massive MIMO使用的都是腔体滤波器、微腔体滤波器,今年700兆滤波器腔体会大很多,我们采用PEI材料可以实现减重需求,并且已经有客户很多年前就用SABIC的PEI做腔体滤波器金属替代上市了。”

PEI树脂的腔体滤波器外壳

目前全球5G建设的重点是Sub-6G天线,目前中国主要以700MHz, 2.6GHz,3.5GHz,4.9GHz为主,但随着对数据传输的速度要求越来越高,势必用到毫米波这样的高频段。毫米波跟Sub-6G的区别是对信号的传输延迟要求更高,具体到对材料,就是对介电性能要求很高,反映到材料的Dk、Df值上。朱景辉表示,Dk值越大产品可以做的越小; Df越低,损耗越低,毫米波可能要求千分之一以下的损耗;再就是可靠性,毫米波系统成本非常高,对设备寿命要求比普通低频高很多,“特别是在户外的材料,要求耐受10-20年甚至更高,对低温下、耐UV下、耐水碱性能都要很高。SABIC有一款共聚PC产品,可以耐零下60度的低温需求(长期可靠性)。”

基站天线光滤波器就会有好几公斤重,随着对成本、人力、能源的控制,腔体滤波器对减重的要求越来越高。SABIC特材产品的目标就是为它们减重降成本的同时,保障性能。

汽车电子

SABIC的材料同样大量用在汽车中,包括传统燃油车、新能源汽车、智能驾驶或自动驾驶。而如果结合5G来谈汽车,大多数人第一个想到的是智能驾驶,因为现在汽车越来越像移动通信设备,很多功能都跟手机接近。

“所以汽车对于信号传输,特别是智能驾驶对信号传输的速度要求是很高的,”朱景辉说到,随着自动驾驶车联网的普及,汽车雷达数量越来越多,业内的雷达组装方式从原来的粘胶打螺钉固定,慢慢变成激光焊接提高效率。“在激光焊接性能方面,SABIC特材有的材料透过率达到60%以上。除了77GHz雷达,4D成像雷达比一般雷达要大,对雷达罩的翘曲要求会越来越高,有的材料的翘曲也非常低,能够保证雷达的焊接性能。”

邹琰举了几个例子,首先对于电动汽车来说电池非常重要,SABIC NORYL树脂产品在电动汽车电池里应用比较广泛,包括模块、隔板、外面包覆电池溶液的壳体等。“NORYL树脂在所有无定型材料里面耐化学综合性是比较好的,特别是耐碱,而电池里面碱性是比较重的,它也是天然的阻燃材料。”

NORYL 聚苯醚树脂77GHz毫米波雷达前罩

在谈到智能驾驶或者自动驾驶时,ADAS是重要的组件,NORYL树脂或LNP改性材料也会用在毫米波雷达前罩及吸波部件上。因为前罩需要信号定位,所以要很好的信号透过性,“特别是在77GHz下面的毫米波雷达前罩,同时整个设计还要把一些杂波吸掉。而汽车GPS、GNSS或是RTK应用中,用NORYL树脂或是LNP介电材料可以替代特种陶瓷。”邹琰说道,NORYL材料和LNP改性高温材料的应用还包括充电桩上的插头、连接器,汽车钥匙外壳,传统汽车发动机周边等。

车联网路测单元的共聚PC外壳

另外由于共聚PC树脂本身耐候性好,目前在传统汽车和电动车内饰件和外饰件里面经常用于替代普通PC。这些普通PC材料需要二次喷涂做出不同的外观效果,而共聚PC可以免除喷涂程序,降低成本的同时保护环境。

SABIC的耐热材料在汽车领域应用也很广泛,例如前大灯或雾灯里的反射镜在LED普及之前,很多客户采用ULTEM聚醚酰亚胺树脂替代金属或热固树脂材料。近几年,随着LED普及,车灯温度没有那么高了,才转用耐高温PC。但是在一些智能大灯调节支架中,还仍然使用SABIC的ULTEM树脂。“因为我们材料的高耐热和尺寸稳定性好,常用在智能驾驶ADAS毫米波雷达的前罩,如果在严寒的用车环境中,毫米波雷达需要有加热装置,就要求前罩材料和框架材料耐热温度在150度以上,”王立秋说到,“这时候就轮到ULTEM树脂材料大显身手了。”

据介绍,现在国际知名的毫米波雷达供应商会选择ULTEM树脂材料应用于寒冷环境中使用的毫米波雷达的前罩。因为它长期耐热温度170度,在高低温环境下尺寸稳定性好,并且在高低温度变化后没有瓦斯气析出,还可用在汽车摄像头镜头镜筒和镜头隔圈中,替代金属后仍可在复杂工况下获得长期稳定的影像效果。王立秋介绍到,在采用红外波段的激光雷达方面,这个材料的红外透过率在850纳米到1550纳米波长达88%,同时易于做ITO镀层、耐磨、耐冲击,可以做激光雷达的前视窗。

特材部热固性材料及添加剂中国区市场开发经理孔凡旺认为,不论是之前的燃油车,还是未来的电动车,都可以把它想象成一个电子元器件或PCB板。它有三个主要应用,第一是娱乐性,车上有语音或者视频的信号,第二是电控系统,第三是ADAS,如果在汽车里面关注应用,“我认为最重要的首先是高可靠性,电路要安全可靠不失效,其次对于未来电动汽车,信号响应速度要非常快。SABIC的PPO材料已经用在汽车行业客户的ADAS电路板里,这对于降低线路板Dk/Df及损耗有帮助,原理跟基站中的应用一样。”

消费终端

最后,特种材料在终端产品上的应用,最主要仍然是手机、平板电脑等,未来还会向5G终端延伸,比如VR、AR、智能手表。

为什么是5G终端?朱景辉解释道,5G跟4G相比信号会快很多,天线数量会因对信号的要求而增多,这对材料设计提出了不同的要求。小型化趋势对材料的Dk值要求更高,这样天线尺寸才能做得越小。例如下图是SABIC展示的用于手机后盖的纳米注塑天线隔断条,用的是Low Dk(低介电)材料完成NMT(纳米注塑技术)。“这就是在5G时代下为了满足信号要求,在材料上做出的变化。”

邹琰表示,“其实就算在5G没出现以前,SABIC的特材材料在手机也是标杆。纳米注塑技术的出现,是因为金属外壳成为主流时,需要有空间和缝隙让信号出去进来,用NMT(纳米注塑成型)技术做的天线隔断条就要求介电损耗小。能够同时满足这两个需求,SABIC特材解决方案是第一个实现商业化应用的,而且全球有许多品牌一直在用。”同样有利于信号传输的还有SABIC特材部的共聚PC耐刮擦材料做的手机后盖,也叫做玻璃质感材料。

另外,SABIC近期推出的全新系列LNP VISUALFX树脂可以通过给塑料材料直接配色实现时尚色彩和特殊外观效果,从而帮助降低二次喷涂造成的环境影响、时间消耗和成本。LNP VISUALFX材料分为六大主题,从复古到未来,从前卫到温和,符合当今热门设计趋势的观感。

这些树脂能够帮助客户实现移动终端、物联网设备外壳以及汽车内饰差异化设计。为了促进可持续发展,LNP VISUALFX组合还融入了一种全新的聚碳酸酯(PC)/硅氧烷共聚物,其中消费后回收(PCR)材料的含量高达80%。

据悉,已经有客户将SABIC特材部的可持续发展材料用在手机内部件或是手机隔断条上,能够满足欧洲最严格的可持续发展要求规范。

责编:Luffy Liu

EETC https://www.eet-china.com
本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
  • 临港半导体峰会之圆桌论坛:第三代半导体趋势前瞻 在今年的临港半导体产业发展峰会上,以氮化镓和碳化硅为主的第三代半导体成了热门话题。本次峰会的圆桌论坛主题就是:第三代半导体趋势前瞻,参与圆桌讨论的嘉宾从市场、技术和投融资三个方面展开了精彩的互动。
  • 高功率蓝激光焊接技术及应用 高功率蓝激光焊接系统非常适合焊接金、银、铜及其合金等高反材料,以及特殊接头形式的不锈钢、镍铬合金等材料,焊接质量与焊接效率相比其它激光焊接方式均具有较大优势。但是蓝激光器焊接也存在一些局限性,针对厚度≥2mm紫铜及其合金等厚板材料,需要进一步提升蓝激光器光束质量,从而适用于大深宽比焊接应用场景。
  • 氮化镓(GaN)晶体管并联配置在大功率转换器设计中的应用 在充分了解GaN晶体管栅极驱动电路后,可以相对轻松地实现GaN晶体管并联配置应用。其中最大的挑战来自于具体应用的高功率和高开关频率,而这些正是许多工程师采用现有硅器件时所从未经历过的。通过遵循良好PCB布局基本规则,在栅极和开尔文源极路径中使用共模电感,并平衡不同晶体管之间的电流,有助于最大程度地减小电压振荡。
  • 如何确保SiC验证测试准确度,有效测量SiC功率电子系统中 宽带隙半导体技术将在功率转换和能效的未来发展中发挥巨大的作用。与同等硅产品相比,SiC 开关更小,更快,效率更高。这些技术广泛用于各种应用中,从电动汽车到光伏材料。因此,使用正确的工具测试这些技术变得非常重要,这样设计人员才能正确设计、开发及整合到最终应用中。
  • 新型GaN器件在不同应用中如何实现高开关频率? 与硅相比,GaN器件能够在硅器件无法承受的高温条件下运行,这就允许使用更小尺寸的散热器,有助于进一步减小电源电子产品的体积和重量。尽管GaN器件与等效硅器件相比具备关键性能优势,设计人员在进行GaN设计时需注意一些重要事项。
  • 利用宽带隙半导体技术提高功率转换效率 宽带隙半导体是高效功率转换的助力。有多种器件可供人们选用,包括混合了硅和SiC技术的SiC FET。本文探讨了这种器件的特征,并将它与其他方法进行了对比。
  • 新款iPad Pro 2021成最受欢迎的 由于采用性能相对强大的M1处理器和mini-LED屏幕以及更多的创新,新款iPad Pro 2021已经成为消费者心目中最受欢迎。然而,iPad 2却已经在全球范围内被列入“复古和过时”的名单中。
  • 三星折叠屏手机Galaxy Z Fold 3 目前来看,折叠屏新机作为一种新的生产力工具,逐渐成为高端/平板的一种趋势,有报料称三星的Galaxy Z Fold 3发布时间或为7月,并且会引入新手势操控。

  • 武汉新芯推出超小尺寸低功耗SPI N 武汉新芯集成电路制造有限公司宣布推出超小尺寸低功耗SPI NOR Flash产品XNOR™——XM25LU128C,可广泛应用于日趋微型化的物联网和可穿戴设备。
  • 汇顶科技低功耗蓝牙SoC通过PSA安全 近年来物联网驶入发展的快车道,入网设备数量呈几何倍数增长,针对物联网设备的网络攻击日益加剧,安全问题成为影响物联网进一步扩大应用的关键因素。因此,确保每个节点的安全性迫在眉睫。
  • 产业链人士称芯片短缺仍未缓解  中国半导体论坛 振兴国产半导体产业!    9月26日消息,据国外媒体报道,今年年初始于汽车领域的芯片短缺,随后扩展到了消费电子等多个领域,目前仍在持续,包括英特尔、诺
  • 高速先生“拍了拍”你,今年的原创文章看这篇就够了! 干货满满,值得收藏的推文金秋国庆在即,想必大家的假期日程都已经排满了。出行的朋友,要注意相关防疫措施和出行安全问题,宅家的朋友也要把假期充实起来哦,这不,高速先生就给大家安排了丰富了精神大餐,今天这篇
  • 【关注】华为又有大动作! 华为不造车,但会帮助车企造好车,同时还会一起卖车。9月26日晚间,A股上市公司北汽蓝谷在上交所公告称,子公司北汽新能源与华为签订全面业务深化合作协议。这一动作,有望再次掀起“华为汽车概念股”热潮。在手
  • 菲尔兹奖得主、法国顶级数学家入职华为 据报道,经巴黎萨克雷大学确认,数学最高奖菲尔兹奖得主、法国数学家洛朗·拉福格 (Laurent Lafforgue) ,近期正式宣布加入华为,在华为开展数学研究。 资料显示,拉福格在 198
  • 6年芯片设计工程师谈芯片设计的“青春饭” 本科电子专业的学生毕业后做什么?是考研还是求职?Back2School系列的第六课,邀请了AMD IC设计工程师、知乎分享官温戈,为大家支支招——以下是视频的文字稿,方便大家查阅:☑ 电子专
  • 突发!芯片工厂限电停产! 9月27日,据业内消息,日月光半导体昆山公司发布通知,工厂将被限电,限电期间工厂将无任何产出!通知指出,因能耗双减政策,日月光半导体(昆山)有限公司于2021 年9月 26日接到当地政府紧急通知,经过
  • 日月光等多家半导体厂被限电,芯片又要涨价了? “今天你被拉电闸了吗?”读者朋友圈一则来自日月光(昆山)的限电停产通知,坐实了半导体企业可能被限电停产影响的推测。图片来源:读者朋友圈,以官宣为准通知显示,因中国政府加强能耗双减政策执行力度,日月光半
  • 华为:活下去! 近日,在华为全联接2021大会期间,华为轮值董事长徐直军表示,华为当下的战略目标就是活下去,而活下去就需要解决大量的技术问题。他表示,华为正处于一个求生存的过程中,在这个过程中,不同的企业有不同的选择
  • 【热点】博敏电子江苏厂区二期项目喜封金顶 (广告分割线)- 徐缓董事长题词 -金风送爽、秋至果香。在各级领导的关怀支持与项目团队的共同努力下,9月26日,博敏电子江苏厂区二期项目厂房主体喜迎封顶。博敏电子董事长徐缓、董事谢小梅、CPCA秘书长
  • 年产200万㎡线路板生产基地项目集中动工 广告分割线HNPCA关于举办《2021年PCB行业新产品、新技术、新思维——创新分享会》的通知9月26日上午,广东省江门市2021年第三季度重大项目集中动工(投产)台山会场活动在工业新城举行。此次集中
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了