Мир стоит на пороге новой эры связи. Пока пятое поколение сетей 5G становится реальностью, в исследовательских лабораториях уже кипит работа над 6G. Одной из главных проблем на этом пути являются материалы. Сигналы в диапазоне десятков и сотен гигагерц чрезвычайно чувствительны к потерям при передаче, искажениям и помехам. Для их эффективного распространения требуются особые диэлектрики — изоляционные материалы, способные направлять сигнал с минимальными потерями. И здесь наука совершила настоящий прорыв.
Группа ученых из Университета Васэда в Японии под руководством профессора Кеничи Ояйзу разработала новый класс полимерных производных полифениленсульфида, обладающих сверхнизкими диэлектрическими потерями. Это открытие может стать фундаментом для будущей телекоммуникационной инфраструктуры 6G. Идея исследователей была одновременно простой и гениальной. Они обратили внимание на полиоксид 2,6-диметил-1,4-фенилена, известный как PPO, который сегодня считается золотым стандартом за свой баланс низкой диэлектрической проницаемости и малых потерь. Ученые предположили, что замена атомов кислорода в его структуре на атомы серы может кардинально улучшить ключевые параметры.
Результат превзошел ожидания. Новый материал, названный поли 2,6-диметил-1,4-фенилен сульфидом, продемонстрировал выдающиеся характеристики. На частоте 10 ГГц его диэлектрическая проницаемость составила 2,80, а коэффициент диэлектрических потерь — невероятно низкие 0,00087. Это существенно лучше, чем у эталонного PPO. Секрет успеха кроется в физике. Атом серы обладает более высокой поляризуемостью, но при этом создает меньший дипольный момент по сравнению с кислородом. На практике это означает, что электромагнитная волна проходит через материал с гораздо меньшим сопротивлением, то есть с меньшим нагревом и искажением сигнала.
Для более глубокого понимания процесса команда также синтезировала два сополимера PPO и PMPS с чередующейся последовательностью атомов серы и кислорода. Эти материалы, обозначенные как P1 и P2, также показали отличные результаты. Но самым интересным оказалось их поведение на высоких частотах. При исследовании в диапазоне от 10 до 80 ГГц выяснилось, что сополимер P1 сохраняет практически постоянное значение диэлектрических потерь, демонстрируя наилучший результат на частоте 80 ГГц. Профессор Ояйзу объясняет это уникальное свойство усиленными межмолекулярными взаимодействиями и повышенным сопротивлением молекулярному вращению в структуре P1.
Что это дает на практике. Стабильность параметров в широком частотном диапазоне в сочетании с высокой термостабильностью делает новый материал идеальным кандидатом для использования в качестве изолятора в высокочастотной электронике будущего. Это печатные платы, антенные системы, волноводы и другие компоненты, которые станут основой для сетей 6G. Компания Yes-Telecom внимательно следит за подобными инновациями, понимая, что будущее телекоммуникаций строится сегодня в передовых научных лабораториях. Разработка профессора Ояйзу — это не просто новый материал, это первый уверенный шаг к созданию инфраструктуры, которая обеспечит беспрецедентную скорость и надежность связи завтрашнего дня.
