交联聚苯乙烯在高频应用中的优势

交联聚苯乙烯(cross-linked polystyrene, XCPS®)作为一种高性能聚合物材料,因其高介电强度、低损耗角正切,和对微波及其他形式电磁波高度透明而在高频应用领域里备受青睐。

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图一:交联聚苯乙烯XCPS®电能参数

 高效信号传输:高介电强度意味着材料能够抵抗电场引起的击穿,从而保持信号的完整性。在高频信号传输中,这一点尤为重要,因为任何信号的衰减或失真都可能影响整个系统的性能。

 低损耗角正切:损耗角正切是衡量材料在交流电场中能量损耗的指标。交联聚苯乙烯的低损耗角正切表明它在高频下具有较低的能量损失,这有助于保持信号的强度和清晰度,减少信号在传输过程中的衰减和失真。

  • 保持通信完整性:在先进电子设备中,通信的完整性和准确性至关重要。交联聚苯乙烯通过最大限度地减少信号损失,有助于确保设备之间的通信畅通无阻,从而提高整个系统的可靠性和稳定性。

应用实例

  • 天线:交联聚苯乙烯可用于制造天线部件,如天线罩和天线基材。其优异的电气性能有助于减少信号在传输过程中的损失,提高天线的接收和发射效率。

    例如1:Astronics是一家全球航空航天、国防和其他关键任务行业先进技术的领先供应商。图二为该公司飞机卫星通信天线集成系列。

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图二:Astronics的飞机卫星通信天线集成系列

Astronics 卫星通信(SATCOM) 解决方案是唯一采用专利“交联聚苯乙烯透镜”技术的产品。这使Astronics 能够创建最高效、最可靠、性能最高的 SATCOM 系统。根据介绍,该系统是专为商务飞机、特殊任务、商用飞机和VVIP 设计。T 系列为乘客和机组人员提供真正的无线宽带互联网和实时 DBS-TV 访问。无论在哪里飞行,无论是在陆地还是在世界任何地区的水上,都可以浏览互联网、实时发送和接收电子邮件和短信、使用 IP 语音 (VoIP) 电话、访问 VPN 以及进行视频会议。

T-351系统专门为特殊任务服务。该系统提供了通过以太网通信与任何所需外部调制解调器连接所需的灵活性。这允许在不影响连接系统的情况下升级和更改调制解调器。

例如2:双波束95GHz机载雷达的反射镜透镜:该透镜是为UWyo飞机上的云雷达(WCR)提供3毫米波长的双波束多普勒和反射率测量能力。

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图三:航空飞机天线舱侧窗安装的反射镜

透镜的结构如图四所示。一堆镀铜的交联聚苯乙烯条被夹在两个块交联聚苯乙烯楔块之间。透镜的总厚度加工到多个半波长,可以最大限度地减少光束的回波损耗。一个原型透镜如图五所示,是由一对坚固的交联聚苯乙烯楔块和48条0.5盎司铜涂层的交联聚苯乙烯片构成。镀铜的交联聚苯乙烯条被蚀刻成0.002英寸宽,间距为0.01英寸的网格上。图三为安装在雷达天线吊舱侧窗的镜头照片。与传统天线相比,这种透镜的优点是其相对紧凑,尺寸为10x30x40厘米。

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图四:透镜结构设计图

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图五:反射镜原型(侧视图),所指示为交联聚苯乙烯材料


  • 连接器:在电子和电信设备中,连接器是信号传输的关键部件。交联聚苯乙烯的低损耗特性使其成为制造高质量连接器的理想材料,有助于确保信号在设备之间的传输过程中保持稳定和清晰。

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图六:标识为绝缘材料:交联聚苯乙烯

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图七:交联聚苯乙烯加工后

  • 绝缘体:在高频电路中,绝缘体的性能对信号的传输和系统的稳定性具有重要影响。交联聚苯乙烯的高介电强度和低损耗特性使其成为制造高频电路绝缘体的优选材料。

    此外,在军事应用中,交联聚苯乙烯的微波透明度也是另一大优势。微波透明意味着该材料对微波信号的吸收和散射较少,能够保持信号的完整性和强度,这对于雷达系统、精确制导弹药、高频通信设备等需要高清晰度信号传输的设备来说至关重要。在军事通信和探测领域,这种特性有助于提升设备的探测距离、精确度和抗干扰能力。

同时,在精准医疗的时代背景下,准确的诊断是制定有效治疗方案的前提,而清晰、详细的影像资料,助力他们做出更加精准的判断。
不同于普通塑料或金属,交联聚苯乙烯能够允许X射线、伽马射线等多种形式的辐射几乎无损地穿透,同时保持结构的稳定性和耐用性。这一特性使得它在制造X射线窗、CT扫描仪的探测器窗口、以及MRI扫描仪中的特定部件时显得尤为重要。

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