電動(dòng)汽車(chē)和內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)對(duì)材料的要求不同。因此，電動(dòng)汽車(chē)制造商在某些情況下必須重新審視材料的選擇。為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需求，液晶聚合物（LCP）等材料正在逐漸取代其他塑料——它們改善了熱管理，實(shí)現(xiàn)了更小零部件的生產(chǎn)，并提供了合適的電磁干擾（EMI） 屏蔽。

隨著電動(dòng)汽車(chē)功能的日益增加，傳統(tǒng)材料越來(lái)越難以滿(mǎn)足其制造需求。如今，機(jī)動(dòng)車(chē)輛需要越來(lái)越多能夠通過(guò)實(shí)時(shí)感應(yīng)和檢測(cè)司機(jī)駕駛環(huán)境來(lái)支持高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)備，同時(shí)尺寸也要越來(lái)越小。這種小型化趨勢(shì)使制造商能夠?qū)⒏嗟墓δ芗友b到小型車(chē)中，從而在高價(jià)車(chē)輛之外增加更多的車(chē)型，同時(shí)以極高的速度傳輸更多的信息。對(duì)車(chē)輛性能來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要的是確保所有功能在他們可能遇到的惡劣環(huán)境條件下可靠地運(yùn)行，如極端的溫度和高濕度。

面對(duì)這些新要求，傳統(tǒng)材料往往不再可行。與之相反，液晶聚合物（LCP）提供了一種令人感興趣的選項(xiàng)。過(guò)去它們主要用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，而現(xiàn)在越來(lái)越多的汽車(chē)制造商正在將這種材料用在他們的車(chē)輛中。

01

可加工性?xún)?yōu)勢(shì)

與其他半晶體和聚合物相比，LCP具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)、高流動(dòng)性和高強(qiáng)度，有助于實(shí)現(xiàn)精密成型、小型化設(shè)計(jì)和尺寸穩(wěn)定性，而這是其他熱塑性塑料所不具備的功能。從可加工性的角度來(lái)看，它們的低熔體粘度使制造商能夠輕松填充薄壁并創(chuàng)建復(fù)雜的功能，此外它們還有易于設(shè)置和快速固化的特點(diǎn)。提高生產(chǎn)率是LCP的優(yōu)勢(shì)之一。它們的輕量化特征還體現(xiàn)在能夠進(jìn)一步減小零件尺寸，從而實(shí)現(xiàn)更纖薄卻更全面的汽車(chē)設(shè)計(jì)。

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景定制材料的耗散因數(shù)（Df）和介電常數(shù)（Dk）是確保成功連接的關(guān)鍵。材料的Df決定了材料的信號(hào)損失程度。針對(duì)5G和6G應(yīng)用，制造商需要低耗散因數(shù)來(lái)減少熱量產(chǎn)生并提高信號(hào)完整性。塞拉尼斯（Celanese）公司的低Df值產(chǎn)品具有同類(lèi)產(chǎn)品中最佳的Df值，僅為0.009，確保了可靠的連接性。

02

確保連接性，減少干擾

低 Dk 值材料能夠提高絕緣性，避免與其他信號(hào)串?dāng)_并減少相互作用。實(shí)現(xiàn)高連接性的同時(shí)減少干擾是一種可通過(guò)塞拉尼斯公司的Df/Dk可調(diào)材料實(shí)現(xiàn)的平衡方法，這樣每個(gè)部件都可用適合其介電應(yīng)用的材料制造。

吸濕性對(duì)潮濕環(huán)境中的高精度部件來(lái)說(shuō)是一大災(zāi)難。當(dāng)部件吸收了過(guò)多水分時(shí)，它們會(huì)因水分流失而收縮，從而導(dǎo)致變形。這種收縮會(huì)損壞光學(xué)部件，使介電常數(shù)變大并導(dǎo)致產(chǎn)生“噪聲”和信號(hào)故障。

03

極低的吸濕性

與其他熱塑性塑料相比，LCP具有極低的吸濕性。LCP的吸濕率為0.02%，低于尼龍的5%，即使在惡劣的環(huán)境條件下也不會(huì)發(fā)生變化。制造商可通過(guò)LCP來(lái)確保零件不會(huì)因水分流失而收縮。

電動(dòng)汽車(chē)將各種傳感器、雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭集成到了一個(gè)系統(tǒng)中（圖1），而這些部件會(huì)持續(xù)發(fā)射各種不同的波長(zhǎng)。如果沒(méi)有做好絕緣，這些波長(zhǎng)很容易相互干擾。防止部件之間的串?dāng)_對(duì)于確保高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)的可靠性而言至關(guān)重要。通過(guò)部件外殼和機(jī)殼實(shí)現(xiàn)的屏蔽可以減輕這種干擾并確保安全功能。LCP重量輕、導(dǎo)電且不易磨損的特性使其成為了EMI屏蔽的理想材料。

圖1 ：雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭系統(tǒng)這些部件完全不同，但它們對(duì)材料的要求在許多方面非常相似（來(lái)源：Celanese；圖： Hanser）

04

防止收縮

另一個(gè)影響信號(hào)完整性的因素是熱量。極端溫度會(huì)影響半結(jié)晶聚合物的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其收縮和變形。但是，LCP具有保持分子結(jié)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。經(jīng)極端溫度測(cè)試發(fā)現(xiàn)，LCP分子始終保持其順序并在剪切作用下相互滑動(dòng)，從而抵抗收縮。因此，LCP是電氣應(yīng)用的理想材料之一。在電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中，電池會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此可能對(duì)其他部件構(gòu)成危險(xiǎn)。此時(shí)，熱量管理就派上用場(chǎng)了，它可以防止損壞發(fā)生并提高電池效率。

塞拉尼斯公司有多種LCP產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)足用戶(hù)在各種頻率范圍內(nèi)的需求。LCP的采購(gòu)價(jià)格可能高于傳統(tǒng)的熱塑性塑料替代品，但其生產(chǎn)率優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其初始成本，同時(shí)快速填充和更短的周期時(shí)間提高了易加工性并降低了成品價(jià)格。

05

調(diào)節(jié)材料的Dk和Df

塞拉尼斯公司的Vextra和Zenite品牌LCP具有可調(diào)節(jié)的Dk和Df。其Dk值和Df值能夠根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行定制，確保天線、傳感器和攝像頭的可靠連接。超低Df值Zenite LCP具有同類(lèi)產(chǎn)品中最佳的Df值，僅為0.009，即使在惡劣環(huán)境條件下也能保證可靠連接，因此是5G和6G應(yīng)用的理想選擇，這些場(chǎng)景中的信號(hào)損失和熱量產(chǎn)生都會(huì)帶來(lái)極大的麻煩。

低Dk值Zenite LCP（2 GHz時(shí)為2.5至4）是屏蔽天線和高速連接器的絕佳選擇，即使在極端條件下也能避免與其他部件串?dāng)_，減少相互作用，并保持高強(qiáng)度和設(shè)計(jì)靈活性。

可電鍍Vectra和Zenite LCP具有光滑的表面外觀，能夠加快電鍍工藝。這些型號(hào)包括Zenite LCP 450LDS和451P等?？呻婂僔ectra LCP牌號(hào)E820ipd和E830ipd能夠用銅、金和鎳等金屬在連接器表面進(jìn)行基于溶液的化學(xué)鍍，具有高精度和自由度，可用于制造3D電路部件。

06

導(dǎo)電LCP

塞拉尼斯公司的CoolPoly TCP E系列（圖2）是傳感器熱管理和EMI屏蔽的解決方案，其電導(dǎo)率小于100Ohm-cm，熱導(dǎo)率為 17-34W/m·K（表1）。熱量通過(guò)它的速度比從表面消散的速度更快——先是傳導(dǎo)受限，接著是對(duì)流受限，其牌號(hào)可應(yīng)用于各種部件，包括速度傳感器和后視攝像頭等。雖然它的拉伸潛力低于其他產(chǎn)品，并且可能出現(xiàn)各向異性收縮，但它作為一種低密度材料能夠提供很大的設(shè)計(jì)自由度和復(fù)雜的3D能力。其強(qiáng)度和防腐性能有助于消除二次加工成本。

圖2：兩種塞拉尼斯公司的導(dǎo)電LCP及其應(yīng)用領(lǐng)域（來(lái)源：Celanese；圖： Hanser）

表1：塞拉尼斯不同CoolPoly TCP牌號(hào)的熱導(dǎo)率Celanese

表面增強(qiáng)外觀LCP設(shè)計(jì)更纖薄，同時(shí)具有強(qiáng)大的光學(xué)和紅外攝像功能。它專(zhuān)為高性能攝像頭和光學(xué)傳感器設(shè)計(jì)，具有極佳的尺寸穩(wěn)定性和耐用性。在這一類(lèi)別中，塞拉尼斯推出了Zenite LCP SEA、Vectra LCP A115和Fortron PPS / Fortron PPS ICE等多種牌號(hào)產(chǎn)品。