兰州化物所张俊平研究员团队《自然·通讯》：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

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，兰州化物所张俊平研究员与山东鑫纳超疏新材料有限公司合作，研发了一种兼具优异耐压性、机械稳定性和耐候性的5G天线罩/雷达罩超疏液防雨衰涂层，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1-2）。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。这项研究工作是超疏水涂层从材料设计到大规模生产再到实际应用的一个很好的例子。该工作以“Durable superhydrophobic coatings for prevention of rain attenuation of 5G/weather radomes”为题发表在《Nat. Commun.》上。

图1. 兼具优异耐压性、机械稳定性和耐候性的超疏液涂层的设计思路

图2. 超疏液涂层的防雨衰性能和工程化应用

该工作是团队近期关于耐久的超疏液涂层相关研究的最新进展之一。该团队长期从事超疏液涂层研究，致力于突破超疏液涂层的关键共性技术瓶颈，解决实际应用中的科学问题，扎实推进超疏液涂层在诸多领域的工程化应用（如5G天线罩/雷达罩防雨衰、高压输电线路防结冰、抗危化液体粘附、电子产品防水防油膜及家电自清洁涂层等），发表研究论文100余篇（封面文章14篇），获得系列授权国家发明专利。

封面来源于图虫创意