5G技術(shù)是我國重大戰(zhàn)略布局！吨袊圃2025》等文件提出，要加快建設(shè)新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施，全面突破第五代移動通信技術(shù)。5G技術(shù)將給人類帶來巨大發(fā)展，但每個5G技術(shù)的突破都是世界性難題，比如5G天線罩。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。由于介電常數(shù)很高（~80，25℃），水會吸收、反射大量電磁波，導(dǎo)致5G信號嚴(yán)重衰減，即“雨衰效應(yīng)”。
如何避免雨水在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。仿生超疏液涂層（超疏水、超雙疏涂層）具有液滴接觸角高（>150°）、滾動角低（<10°）等特點，液滴易從表面滾落，在自清潔表面、抗液體粘附、防液體鋪展等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，非常有望用于5G天線罩表面，解決其“雨衰效應(yīng)”。然而，采用超疏液涂層解決5G天線罩“雨衰效應(yīng)”尚需突破涂層兼具優(yōu)異的耐壓性、機械穩(wěn)定性及耐候性的技術(shù)瓶頸。
圖1. 兼具優(yōu)異耐壓性、機械穩(wěn)定性和耐候性的超疏液涂層的設(shè)計思路
圖2. 超疏液涂層的防雨衰性能和工程化應(yīng)用
面向上述國家重大需求，蘭州化物所張俊平研究員團(tuán)隊與山東鑫納超疏新材料有限公司密切合作，研發(fā)了一種兼具優(yōu)異耐壓性、機械穩(wěn)定性和耐候性的5G天線罩/雷達(dá)罩超疏液防雨衰涂層，能夠避免雨滴在5G天線罩/雷達(dá)罩表面粘附，有效解決了其“雨衰效應(yīng)”，實現(xiàn)了該涂層在全國多地5G天線罩/雷達(dá)罩上的實際應(yīng)用（圖1-2）。首先，歸功于涂層的三級微/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)及粘結(jié)劑的粘結(jié)作用，使其具有優(yōu)異的機械穩(wěn)定性。此外，選用化學(xué)惰性的原材料制備涂層，使其具有優(yōu)異的耐候性。這項研究工作是超疏水涂層從材料設(shè)計到大規(guī)模生產(chǎn)再到實際應(yīng)用的一個很好的例子。該工作以“Durable superhydrophobic coatings for prevention of rain attenuation of 5G/weather radomes”為題發(fā)表在《Nat. Commun.》上（Nat. Commun. 2023, 14, 2862）。文章第一作者為聯(lián)培博士生（蘭州理工大學(xué)）魏晉飛，張俊平研究員為通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院蘭州化物所“十四五”規(guī)劃科技戰(zhàn)略重點項目、中科院蘭州化物所-山東鑫納超疏“納米自潔材料聯(lián)合實驗室”等項目的支持。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38678-0
- 浙工大馮杰/涂書畫團(tuán)隊 Small：具有優(yōu)異抗灰塵沉積性能的水性可復(fù)涂透明超疏水涂層 2025-02-04
- 蘭州化物所張俊平研究員團(tuán)隊《Nat. Commun.》：在模擬/真實環(huán)境下具有優(yōu)異防結(jié)冰/除冰性能的光熱超疏水涂層 2024-11-10
- 吉林大學(xué)李洋課題組《Nano Energy》: 基于超分子聚合物制備超耐磨且可在-30 ℃自修復(fù)的超疏水涂層 2024-04-16
- 維拉諾瓦大學(xué)李波教授團(tuán)隊等 Nat. Commun.：一種簡單有效的聚合物表面制備MXene涂層新方法 2024-12-05
- 西南交大楊維清/鄧維禮 ACS Nano：具有硬隔離配置的層次化壓阻傳感陣列 2024-04-19
- 吉林大學(xué)林權(quán)教授團(tuán)隊 CEJ：葡萄糖響應(yīng)性水凝膠優(yōu)化芬頓反應(yīng)以根除多重耐藥細(xì)菌促進(jìn)感染型糖尿病傷口愈合 2024-04-14
