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5月30日，科技日報記者從中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所獲悉，該所環(huán)境材料與生態(tài)化學(xué)研究發(fā)展中心硅基功能材料組與山東鑫納超疏新材料有限公司合作，研發(fā)出了兼具優(yōu)異耐壓性、機(jī)械穩(wěn)定性和耐候性的5G天線罩、雷達(dá)罩超疏液防雨衰涂層，能有效解決5G信號在降雨時的“雨衰效應(yīng)”。相關(guān)研究論文近日發(fā)表于《自然·通訊》。
5G天線罩是5G基站的重要組成部分，用來保護(hù)天線系統(tǒng)免受外界復(fù)雜環(huán)境干擾，提高天線精度和使用壽命。但是，雨水會在5G天線罩表面形成水滴或水膜產(chǎn)生“雨衰效應(yīng)”，即水的介電常數(shù)很高，會吸收、反射大量電磁波，導(dǎo)致5G信號嚴(yán)重衰減。
“避免雨水在5G天線罩表面形成水滴或水膜是解決‘雨衰效應(yīng)’的關(guān)鍵?！敝袊茖W(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所環(huán)境材料與生態(tài)化學(xué)研究發(fā)展中心副主任、研究員張俊平介紹，仿生超疏液涂層（超疏水、超雙疏涂層）具有液滴接觸角高（大于150°）、滾動角低（小于10°）等特點(diǎn)，液滴易從表面滾落，在自清潔表面、抗液體黏附、防液體鋪展等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，有望用于5G天線罩表面，解決其“雨衰效應(yīng)”。然而，采用仿生超疏液涂層解決5G天線罩“雨衰效應(yīng)”尚需突破涂層不能同時具有優(yōu)異的耐壓性、機(jī)械穩(wěn)定性及耐候性的技術(shù)瓶頸。
張俊平團(tuán)隊(duì)與山東鑫納超疏新材料有限公司合作，研發(fā)了一種兼具優(yōu)異耐壓性、機(jī)械穩(wěn)定性和耐候性的5G天線罩、雷達(dá)罩超疏液防雨衰涂層，該涂層能夠避免雨滴在5G天線罩、雷達(dá)罩表面黏附，有效解決了其“雨衰效應(yīng)”，并在全國多地5G天線罩、雷達(dá)罩上進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。
張俊平介紹，黏結(jié)劑的引入雖然能夠提升涂層的機(jī)械穩(wěn)定性，但也同時將低表面能納米粒子包埋，導(dǎo)致涂層具有較高的表面能，進(jìn)而使得涂層的超疏水性和耐壓性較差。通過調(diào)研大量文獻(xiàn)，并結(jié)合此前的研究經(jīng)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)對涂層進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計，成功制得兼具優(yōu)異耐壓性、機(jī)械穩(wěn)定性和耐候性的仿生超疏液涂層。
“首先，涂層的三級微/微/納米結(jié)構(gòu)以及致密的納米結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)異的耐壓性。其次，涂層的近似各向同性結(jié)構(gòu)及黏結(jié)劑的黏結(jié)作用，使其具有優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性。同時，我們選用具有化學(xué)惰性的原材料制備涂層，使其具有優(yōu)異的耐候性?！睆埧∑秸f。
此外，5G天線罩、雷達(dá)罩基材大多為ABS塑料。“這類基材具有較低的表面能，導(dǎo)致涂層與基材的黏結(jié)強(qiáng)度較弱。”張俊平說，團(tuán)隊(duì)通過對黏結(jié)劑的種類進(jìn)行優(yōu)化，篩選出與ABS等基材具有優(yōu)異黏結(jié)強(qiáng)度的黏結(jié)劑來制備涂層，成功克服了涂層與ABS等基材黏結(jié)強(qiáng)度弱的缺陷。
經(jīng)過3年的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；瘧?yīng)用，該涂層性能已取得大幅提升。張俊平告訴記者，未來，團(tuán)隊(duì)將探索更多仿生超疏液涂層的潛在應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)其在高壓輸電線路、橋梁、隧道防結(jié)冰，5G天線罩、雷達(dá)罩防雨衰，抗危化液體黏附，電子產(chǎn)品防水防油膜，自清潔市政工程等方面的工程化應(yīng)用。
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