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在5G基站，工作人員正在調(diào)測天線。本版圖片由視覺中國提供

6月4日，科技日報記者從中國科學院蘭州化學物理研究所獲悉，該所環(huán)境材料與生態(tài)化學研究發(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、機械穩(wěn)定性和耐候性的5G天線罩、雷達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”。相關研究論文近日發(fā)表于《自然·通訊》。

5G天線罩是5G基站的重要組成部分，用來保護天線系統(tǒng)免受外界復雜環(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”，即水的介電常數(shù)很高，會吸收、反射大量電磁波，導致5G信號嚴重衰減。

“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’的關鍵。”中國科學院蘭州化學物理研究所環(huán)境材料與生態(tài)化學研究發(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，液滴易從表面滾落，在自清潔表面、抗液體黏附、防液體鋪展等領域具有廣闊的應用前景，有望用于5G天線罩表面，解決其“雨衰效應”。然而，采用仿生超疏液涂層解決5G天線罩“雨衰效應”尚需突破涂層不能同時具有優(yōu)異的耐壓性、機械穩(wěn)定性及耐候性的技術(shù)瓶頸。

張俊平團隊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、機械穩(wěn)定性和耐候性的5G天線罩、雷達罩超疏液防雨衰涂層，該涂層能夠避免雨滴在5G天線罩、雷達罩表面黏附，有效解決了其“雨衰效應”，并在全國多地5G天線罩、雷達罩上進行了實際應用。

張俊平介紹，黏結(jié)劑的引入雖然能夠提升涂層的機械穩(wěn)定性，但也同時將低表面能納米粒子包埋，導致涂層具有較高的表面能，進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，并結(jié)合此前的研究經(jīng)驗，該團隊對涂層進行了系統(tǒng)設計，成功制得兼具優(yōu)異耐壓性、機械穩(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)異的機械穩(wěn)定性。同時，我們選用具有化學惰性的原材料制備涂層，使其具有優(yōu)異的耐候性。”張俊平說。

此外，5G天線罩、雷達罩基材大多為ABS塑料。“這類基材具有較低的表面能，導致涂層與基材的黏結(jié)強度較弱。”張俊平說，團隊通過對黏結(jié)劑的種類進行優(yōu)化，篩選出與ABS等基材具有優(yōu)異黏結(jié)強度的黏結(jié)劑來制備涂層，成功克服了涂層與ABS等基材黏結(jié)強度弱的缺陷。

經(jīng)過3年的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化應用，該涂層性能已取得大幅提升。張俊平告訴記者，未來，團隊將探索更多仿生超疏液涂層的潛在應用領域，實現(xiàn)其在高壓輸電線路、橋梁、隧道防結(jié)冰，5G天線罩、雷達罩防雨衰，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用。（記者 頡滿斌）

編輯：王韻

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