随着 5G 技术的不断发展，科学家和工程师已经在探索新的方法来提高 6G 的水平。5G 和 6G 需要解决的最大挑战之一是在极高频率下运行对无线通信产生的许多有害影响。在接近太赫兹范围的频率下，信号衰减和干扰等问题更加突出，保持信号完整性变得更加困难。

通过使用具有优异介电性能的绝缘材料可以大大缓解其中一些问题。玻璃和陶瓷基绝缘材料目前占据主导地位，但其高成本和制造复杂性使其在很大程度上不适合高端 6G 所需的大规模生产设备。聚合材料会是更好的替代品吗？

为了回答这个问题，东京工业大学的一个研究小组对聚酰亚胺（PI）进行了研究，聚酰亚胺作为适合高频操作的材料越来越受到关注。由安藤信司教授领导，刘浩楠等团队的最新论文是发表在应用物理快报2024 年 6 月 6 日。

“聚酰亚胺因其优异的热稳定性、机械韧性、柔韧性、轻质和良好的介电性能而脱颖而出。然而，PI 的分子结构与其介电性能之间的相关性尚未完全建立，”Ando 解释道。“现有对GHz频率范围内PI介电性能的研究仅限于60 GHz以下，这对下一代介电PI材料指针的设计造成了严重阻碍。”

研究团队试图通过测量和分析 11 种具有不同类型分子结构的 PI 的介电性能来解决这一知识差距。为此，他们使用了一种名为 Fabry–Pérot 谐振器的设备，这是目前唯一已知的适合测量 110–330 GHz 范围内低损耗因数薄膜介电特性的工具。

使用谐振器，研究人员测量了介电常数（D_k）和损耗因数（Df_{）的聚酰亚胺。}澄清一下，两个 D_k和D_f代表材料以不同方式存储能量的能力，低值对于最大限度地减少信号损失和保持信号完整性至关重要高频。

所有 11 个 PI 均表现出相当典型的 D_k和D_f曲线，随着频率的增加，这些值不断下降。值得注意的是，含氟量较高的 PI 表现出较低的 D_k价值观。特别是，全氟化聚酰亚胺表现出显着较低的D_k和更小的D_f与其他聚酰亚胺相比，以及 D 的频率依赖性_k和D_f也很小。另一个特别有趣的发现是 D 的增加_f与极性分数（即由极性官能团组成的聚合物质量的百分比）呈负相关。

总而言之，这项研究的结果为了解 PI 的介电质量提供了一些急需的线索。通过使工程师能够利用这些数据，最终可以为更快、更可靠的电信铺平道路。太赫兹范围同时克服相关挑战。当然，需要付出更多努力来确定用于这些目的的最佳 PI 类型。

“太赫兹范围内的光谱研究将帮助我们间接推断宇宙的起源电介质不同结构 PI 在高频下的响应，”Ando 评论道。

“我们的研究结果有望有助于开发用于 6G 技术的高性能聚合物绝缘材料，”展望未来，安藤总结道。