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為了回顧2020年復(fù)合材料市場，本公眾號市場觀察板塊推出了2020年度各領(lǐng)域用復(fù)合材料現(xiàn)狀及概述專題評述，前幾期文章中分別介紹了建筑工業(yè)、壓力容器、航空航天領(lǐng)域用復(fù)合材料市場概況。本期將詳細(xì)盤點(diǎn)了電子產(chǎn)品領(lǐng)域用復(fù)合材料應(yīng)用情況。
消費(fèi)電子產(chǎn)品市場是一個(gè)不斷變化的市場。智能手機(jī)、智能手表、平板電腦和筆記本電腦等產(chǎn)品發(fā)展迅速。原始設(shè)備制造商OEM爭相跟上消費(fèi)者的需求：更快的運(yùn)行速度、更多的功能、更持久的電池壽命。
當(dāng)涉及到此類產(chǎn)品的蓋子、箱子和框架時(shí)，OEM正在尋找具有強(qiáng)烈的美學(xué)和設(shè)計(jì)自由度、良好的抗沖擊性和低重量高剛度薄壁型材料。此外，還需要具有成本效益的大批量加工方法，以滿足每年數(shù)千萬單位的生產(chǎn)需求。
近由荷蘭SABIC進(jìn)行的一項(xiàng)可行性研究中，涉及使用兩種熱塑性復(fù)合材料來生產(chǎn)1毫米厚的筆記本電腦/平板電腦外殼。研究表明，混合熱塑性復(fù)合材料的設(shè)計(jì)對于挑戰(zhàn)性的消費(fèi)電子市場可能是一個(gè)可行的解決方案。
熱塑性復(fù)合材料筆記本電腦外殼
2018年10月，Covestro（科思創(chuàng)，德國勒沃庫森-上海）推出的Maezio牌連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（CFRTP）復(fù)合材料也吸引了電子行業(yè)的興趣。該產(chǎn)品生產(chǎn)線包括單向（UD）增強(qiáng)帶和浸漬在聚碳酸酯（PC）基體中的碳纖維片材組成。
據(jù)科思創(chuàng)介紹，CFRTP可以根據(jù)性能、美觀性和規(guī)模經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行調(diào)整，并可用于一系列行業(yè)的產(chǎn)品中。Maezio可以以較高的產(chǎn)率和較短的周期進(jìn)行熱成型，據(jù)說每年可以降低數(shù)百萬個(gè)零件的成本，此外還可以集成其他生產(chǎn)技術(shù)，如二次成型、自動鋪帶（ATL）和自動纖維鋪設(shè)（AFP）等。
Maezio的主要優(yōu)點(diǎn)是它的可調(diào)性，UD膠帶只有120微米厚，可以不同的角度進(jìn)行層壓，形成能夠滿足各種性能和機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)的薄片。由此產(chǎn)生的片材堅(jiān)固、堅(jiān)硬、輕便，并具有自然的單向表面光潔度。此外，CFRTP復(fù)合材料是可回收的。
科思創(chuàng)熱塑性復(fù)合材料
雖然蓋子和箱子受到了廣泛關(guān)注，但復(fù)合材料在內(nèi)部電子元件中也扮演著重要角色。例如，韓國三星于2018年推出的Galaxy Note9采用了水碳冷卻系統(tǒng)，據(jù)說可以讓手機(jī)在頻繁使用時(shí)運(yùn)行更加順暢。根據(jù)三星公司的說法，冷卻系統(tǒng)由一個(gè)熱管或“散熱器”組成，該熱管的水相變化可以有效地散熱。先，充滿水的多孔結(jié)構(gòu)吸收熱量，然后水變成蒸汽并通過管道流動。當(dāng)蒸汽開始冷卻并變回水時(shí)，這個(gè)過程又開始了。
三星手機(jī)散熱技術(shù)
Galaxy Note9的熱管比其前處理器更大，而且還得益于增強(qiáng)的碳纖維TIM（熱界面材料），據(jù)說這種材料可以將熱量從處理器傳遞到熱撒布器，效率提高3.5倍，提高導(dǎo)熱性，有助于防止過熱。
復(fù)合材料也越來越多地用于視聽設(shè)備應(yīng)用，例如，在近幾臺松下公司的數(shù)字4K攝像機(jī)和Refitech公司的機(jī)身上使用日本帝人Teijin公司的碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（CFRTP）材料，荷蘭近推出了超緊湊復(fù)合材料伸縮管，專門用于視聽設(shè)備和類似應(yīng)用。
CFRTP材質(zhì)攝像機(jī)
此外，玻璃纖維/環(huán)氧樹脂層壓板作為印刷電路板（PCB）的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基板已有幾十年的歷史。這些標(biāo)志性的綠色薄“卡”支撐著幾乎所有數(shù)字技術(shù)核心的晶體管、電阻器和集成電路，并通過蝕刻或印刷在其表面的導(dǎo)電路徑將它們電連接起來。多層印刷電路板是由交錯(cuò)覆銅層板與高樹脂含量（HRC）預(yù)浸料層，然后壓縮成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)。隨后在孔上鉆孔并鍍銅，以形成連接內(nèi)部蝕刻電路的通孔。芯作為結(jié)構(gòu)單元，而HRC預(yù)浸料在相鄰的銅電路層之間提供介質(zhì)絕緣。
根據(jù)Lucintel公司于2020年7月發(fā)布的一份報(bào)告，由于新冠疫情大流行導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)下滑，預(yù)計(jì)2020年P(guān)CB市場總體將下降，但預(yù)計(jì)2021年將復(fù)蘇，到2025年預(yù)計(jì)將達(dá)到850億美元，2020年至2025年復(fù)合年增長率為3-5%。玻璃纖維/環(huán)氧樹脂在電子市場的主導(dǎo)地位一直受到挑戰(zhàn)，因?yàn)樵S多應(yīng)用趨勢——特別是小型化、更好的熱管理、提高速度和性能以及3D打印——迫使PCB制造商重新審視其材料選擇。
原創(chuàng) 錢 鑫 博士