隨著 5G 技術的不斷發展，科學家和工程師已經在探索新的方法來提高 6G 的水平。5G 和 6G 需要解決的最大挑戰之一是在極高頻率下運作對無線通訊的許多有害影響。在接近太赫茲範圍的頻率下，訊號衰減和乾擾等問題更加突出，保持訊號完整性變得更加困難。

透過使用具有優異介電性能的絕緣材料可以大大緩解其中一些問題。玻璃和陶瓷基絕緣材料目前佔據主導地位，但其高成本和製造複雜性使其在很大程度上不適合高端 6G 所需的大規模生產設備。聚合材料會是更好的替代品嗎？

為了回答這個問題，東京工業大學的一個研究小組對聚醯亞胺（PI）進行了研究，聚醯亞胺作為適合高頻操作的材料越來越受到關注。由安藤信司教授領導，劉浩楠等團隊的最新論文是發表在應用物理快報2024 年 6 月 6 日。

「聚醯亞胺因其優異的熱穩定性、機械韌性、柔韌性、輕質和良好的介電性能而脫穎而出。然而，PI 的分子結構與其介電性能之間的相關性尚未完全建立，” Ando 解釋道。“現有對GHz頻率範圍內PI介電性能的研究僅限於60 GHz以下，這對下一代介電PI材料指針的設計造成了嚴重阻礙。”

研究團隊試圖透過測量和分析 11 種具有不同類型分子結構的 PI 的介電性能來解決這一知識差距。為此，他們使用了一種名為 Fabry–Pérot 諧振器的設備，這是目前唯一已知的適合測量 110–330 GHz 範圍內低損耗因數薄膜介電特性的工具。

使用諧振器，研究人員測量了介電常數（D_k）和損耗因數（Df_{）的聚醯亞胺。}澄清一下，兩個 D_k和D_f代表材料以不同方式儲存能量的能力，低值對於最大限度地減少訊號損失和保持訊號完整性至關重要高頻。

所有 11 個 PI 均表現出相當典型的 D_k和D_f曲線，隨著頻率的增加，這些值不斷下降。值得注意的是，含氟量較高的 PI 表現出較低的 D_k價值觀。特別是，全氟化聚醯亞胺表現出顯著較低的D_k和更小的D_f與其他聚醯亞胺相比，以及 D 的頻率依賴性_k和D_f也很小。另一個特別有趣的發現是 D 的增加_f與極性分數（即由極性官能基組成的聚合物質量的百分比）呈負相關。

總而言之，這項研究的結果為了解 PI 的介電品質提供了一些急需的線索。透過使工程師能夠利用這些數據，最終可以為更快、更可靠的電信鋪路。太赫茲範圍同時克服相關挑戰。當然，需要付出更多努力來確定用於這些目的的最佳 PI 類型。

「太赫茲範圍內的光譜研究將幫助我們間接推斷宇宙的起源電介質不同結構 PI 在高頻下的響應，」Ando 評論道。

「我們的研究結果有望有助於開發用於 6G 技術的高性能聚合物絕緣材料，」展望未來，安藤總結道。