A medida que las tecnologías 5G siguen evolucionando, los científicos e ingenieros ya están explorando nuevas formas de mejorar las prestaciones de la tecnología 6G. En frecuencias cercanas al rango de los terahercios, los problemas como la atenuación de la señal y las interferencias son más evidentes y resulta mucho más difícil mantener la integridad de la señal. En base a esto, el Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) realizó un estudio sobre poliimidas (PI), que están ganando terreno como materiales adecuados para el funcionamiento a alta frecuencia.
Las poliimidas se distinguen por su estabilidad térmica, tenacidad mecánica, flexibilidad, ligereza y propiedades dieléctricas favorables. Sin embargo, la correlación entre la estructura molecular de los PI y sus propiedades dieléctricas aún no se ha establecido por completo. Los estudios existentes sobre las propiedades dieléctricas de los poliimidas en el rango de frecuencia de GHz se limitan a menos de 60 GHz, lo que supone un grave obstáculo para el diseño de punteros para materiales poliimidas dieléctricos de próxima generación.
El equipo de investigación intentó abordar esta brecha de conocimiento midiendo y analizando las propiedades dieléctricas de 11 poliimidas con diferentes tipos de estructuras moleculares. Para ello, utilizaron un dispositivo llamado resonador Fabry-Pérot, que actualmente es la única herramienta conocida adecuada para medir las propiedades dieléctricas de películas delgadas en el rango de 110 a 330 GHz con un bajo factor de disipación.
Análisis de la poliimidas
Utilizando el resonador, los investigadores midieron la constante dieléctrica (Dk) y el factor de disipación (Df) de las poliimidas. Para aclarar, tanto Dk como Df son representativos de la capacidad de un material para almacenar energía de diferentes maneras, y los valores bajos son críticos para minimizar la pérdida de señal y mantener la integridad de la señal a altas frecuencias.
Los 11 poliimidas mostraron curvas Dk y Df bastante típicas, mostrando una disminución continua de estos valores a medida que aumentaba la frecuencia. En particular, los poliimidas que contenían un mayor contenido de flúor exhibieron valores Dk más bajos. En particular, una poliimida perfluorada exhibió un Dk significativamente menor y un Df más pequeño que las otras poliimidas, y la dependencia de la frecuencia de Dk y Df también es muy pequeña.
Otro descubrimiento particularmente interesante fue que el aumento de Df se correlacionó negativamente con la fracción polar, es decir, el porcentaje de la masa del polímero formada por grupos funcionales polares.
En conjunto, los resultados de este estudio arrojan una luz muy necesaria sobre las cualidades dieléctricas de los poliimidas. Estos datos podrían allanar el camino hacia telecomunicaciones más rápidas y fiables al permitir a los ingenieros aprovechar el rango de los terahercios y superar los desafíos asociados.
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