兰州化物所张俊平研究员团队NC：兼具耐压性、机械稳定性、耐候性的超疏水涂层，用于5G天线罩/雷达罩防雨衰

第一作者：魏晋飞

通讯作者：张俊平

单位：中国科学院兰州化学物理研究所，山东鑫纳超疏新材料有限公司，中国科学院大学

5G技术是我国重大战略布局。《中国制造2025》等文件提出，要加快建设新一代信息基础设施，全面突破第五代移动通信技术。5G技术将给人类带来巨大发展，但每个5G技术的突破都是世界性难题，比如5G天线罩。5G天线罩是5G基站的重要组成部分，用来保护天线系统免受外界复杂环境干扰，提高天线精度和使用寿命。但是，雨水会在5G天线罩表面形成水滴或水膜。由于介电常数很高（~80，25℃），水会吸收、反射大量电磁波，导致5G信号严重衰减，即“雨衰效应”。

如何避免雨水在5G天线罩表面形成水滴或水膜是解决"雨衰效应”的关键。仿生超疏液涂层（超疏水、超双疏涂层）具有液滴接触角高（>150°）、滚动角低（<10°）等特点，液滴易从表面滚落，在自清洁表面、抗液体粘附、防液体铺展等领域具有广阔应用前景，非常有望用于5G天线罩表面，解决其“雨衰效应”。然而，采用超疏液涂层解决5G天线罩“雨衰效应”尚需突破涂层兼具优异的耐压性、机械稳定性及耐候性的技术瓶颈。

面向上述国家重大需求，来自兰州化物所张俊平研究员和魏晋飞博士，在国际知名期刊《Nat. Commun.》上发表题为“Durable superhydrophobic coatings for prevention of rain attenuation of 5G/weather radomes”的研究文章。该文章报道了一种兼具优异耐压性、机械稳定性和耐候性的5G天线罩/雷达罩超疏水防雨衰涂层，能够避免雨滴在5G天线罩/雷达罩表面粘附，有效解决了其“雨衰效应”，实现了该涂层在全国多地5G天线罩/雷达罩上的实际应用（图1-3）。

首先，归功于涂层的三级微/微/纳米结构以及致密的纳米结构，使其具有优异的耐压性。其次，涂层的近似各向同性结构及粘结剂的粘结作用，使其具有优异的机械稳定性。此外，选用化学惰性的原材料制备涂层，使其具有优异的耐候性。

归功于简单的制备方法，该涂层能够被大面积制备并且大面积制备的涂层与实验室尺度的涂层具有相同的耐压性和机械稳定性（图2a-d）。该涂层还可用于玻璃、铝合金、不锈钢等基材（图2e-f）。此外，还得到了该涂层的衍生涂层。例如，通过引入粘结层，可得到机械稳定性更优异的超疏水涂层（图2g）；通过引入色浆，可得到彩色的超疏水涂层（图2h）。

该涂层涂覆的5G天线罩在经过模拟降雨48h后几乎无信号损失，展现出优异的防雨衰性能（图3a，b），这主要归功于涂层的超疏水性，有效避免了降雨过程中水膜在天线罩表面的形成（图3c-e）。此外，该涂层被实际应用于5G天线罩/气象雷达罩的防雨衰并且在服役1年后仍展现出优异的防雨衰性能（图3f-h）。

Durable superhydrophobic coatings for prevention of rain attenuation of 5G/weather radomes

https://doi.org/10.1038/s41467-023-38678-0

张俊平 研究员 简介：中国科学院兰州化学物理研究所研究员。2003年毕业于淮北煤炭师范学院化学系获理学学士学位；2008年毕业于中国科学院兰州化学物理研究所获理学博士学位；同年留所工作，任助理研究员；2009年8月至2012年7月，在瑞士苏黎世大学物理化学系进行博士后研究；2012年8月获中国科学院人才计划支持，回到中国科学院兰州化学物理研究所工作。

主要从事硅基特殊润湿性功能材料的研究及技术开发，制备了一系列性能优异的超疏液材料和聚合物/黏土纳米复合材料，研究了在抗液体粘附、锂电池隔膜、太阳能界面蒸发等方面的应用。在化学、材料领域重要学术期刊上以通讯、第一作者发表SCI论文140余篇，包括Angew Chem Int Ed 1篇、Adv Funct Mater 3篇、Adv Energy Mater 1篇、Nano Energy 1篇、J Mater Chem A 15篇、ACS Appl Mater Interfaces 12篇，封面文章14篇。论文被引10600余次，单篇最高被引700余次，H因子58，2021年Elsevier中国高被引学者。著有《凹凸棒石新型功能材料及应用》、《有机-无机复合高吸水性树脂》（科学出版社，2021、2006），参与撰写多部专著，获授权发明专利30余件。近三年主持了中科院“特聘人才计划”（A类）、国家自然科学基金、科工局重大专项、慧眼行动、甘肃省基础研究创新群体、江苏省科技支撑、江苏省双创人才等与本申请项目相关的项目。获国家技术发明二等奖、甘肃省自然科学一等奖、非金属矿科学技术一等奖等奖励。

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