科学家造出5G超疏水涂层,能避免5G天线罩/雷达罩的“雨衰效应”

2023-06-28 04:10:22 DeepTech

“在超疏水涂层的前期推广中,由于人们对于超疏水涂层的认知度普遍不高,导致推广处处碰壁。为此,我同事免费给企业科普超疏水涂层的知识,并且免费提供试用样品。后来,我们的涂层终于得到业界认可,也实现了超疏水涂层在 5G 天线罩/雷达罩防雨衰中的大面积实际应用。”中科院兰州化物究所研究员张俊平表示。


(资料图片仅供参考)

日前,他和团队造出一种超疏水涂层。除能用于上述领域之外,预计还能用于抗高粘液体粘附、防结冰、防腐蚀、自清洁等领域。

图| 张俊平(来源:张俊平)

当前,第五代(5G)移动通信技术已经成为支撑社会向数字化、网络化、智能化转型的重要基础设施。而 5G 技术的发展,依赖于大量的 5G 基站。

工信部统计数据显示,截至 2022 年底中国已建成 230 万个 5G 基站。5G 天线罩是 5G 基站的重要组成部分,承担着保护天线系统免受户外复杂环境的干扰、提高天线的精度和可靠性、以及延长天线的使用寿命等功能。

目前 5G 信号采用小于 6GHz 的频段,未来则将使用 30-300GHz 毫米波。因此,每当下雨的时候 5G 信号会发生明显的衰减也就是“雨衰效应”。

原因在于:在降雨过程之中天线罩表面形成的水滴或水膜,会吸收和反射大量电磁波,故会严重限制 5G 通信的发展。因此,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”的关键所在。

凭借较高的水接触角(CA>150°)和较低的滚动角(SA<10°),仿生超疏水涂层在抗液体粘附和自清洁等领域具有广阔的应用前景。由此可见,它也非常有望用于 5G 天线罩表面,从而解决“雨衰效应”。

然而,5G 天线罩通常用于户外。众所周知,户外环境充满着复杂情况,例如连续的降雨、沙尘、紫外线、腐蚀性介质、高/低温、结冰/融化、下雪等。

因此,要想实现 5G 天线罩的防雨衰功能,理想的超疏水涂层应该兼具优异的耐压性、机械稳定性和耐候性。然而,很难在同一个涂层中实现三方面性能,这让超疏水涂层的实际应用遭遇了限制。

此前,张俊平课题组在该领域已经积累不少经验,关注到上述问题之后,他和团队开展了本研究,并通过和山东一家材料公司的合作,对现有涂层进行系统性改进,成功让超疏水涂层同时拥有优异的耐压性、机械稳定性和耐候性,并将其推广用于 5G 天线罩/雷达罩的防雨衰之中。

研究中,为了让这款材料兼具超疏水性和耐压性,课题组构筑了具有三级微/微/纳结构和致密的纳米结构。而为了实现机械稳定性,他们借助引入粘结剂的方式,设计了具有近似各向同性结构的涂层。为了实现耐候性,该团队选用化学惰性的材料来制备涂层。这种涂层在表面受损之后,所暴露出的新涂层仍然具有和原始涂层类似的性能。

但是在研究初期,初步制得的涂层与设计方案相差较远。当时主要存在两个问题:其一,低表面能纳米材料与粘结剂存在相容性问题;其二,引入粘结剂之后虽然可以提升涂层的机械强度,但是对于涂层的超疏水性和耐压性影响较大。

那段时间,课题组每天加班到凌晨,大家忙着重新调研文献、筛选大量的粘结剂、以及研究粘结剂的使用方法。

此外,他们每天开展大量的实验。功夫不负有心人,后来筛选出了真正适合这种涂层体系的粘结剂,并弄清楚了粘结剂的正确使用方法。

此后,课题组以超疏水性、耐压性、机械稳定性、防雨衰性能为指标,在对涂层进行优化之后,完成了最终成品的制备。

然而,成品的制备并不意味着研究的结束。接下来,则要对涂层喷涂液进行中试放大。由于工艺参数和放大规模不成比例,导致涂层性能出现下降。

为此,他们针对放大工艺设备和参数进行再优化,借此攻克了放大过程中的问题,获得了与实验室尺度涂层性能一样的大面积涂层及其喷涂液。

随后,他们再次优化工艺参数,让超疏水涂层喷涂液的工程化制备得以实现,进而实现了涂层的大面积制备。

最终,相关论文以《5G 天线罩/雷达罩防雨衰稳定超疏液涂层》(Durable superhydrophobic coatings for prevention of rain attenuation of 5G/weather radomes)为题发在 Nature Communications 上[1],魏晋飞是第一作者,张俊平担任通讯作者。

图 | 相关论文(来源:Nature Communications)

未来,课题组将继续提高超疏液涂层的耐压性、机械稳定性和耐候性,以期实现 5-10 年的服役寿命。在具体实现方法上,将合成新的低表面能纳米材料、筛选新的粘结剂、对涂层的结构进行再设计、采用新的制备工艺进行涂层制备等。

回望张俊平的研究历程,他和中国西北有着深厚的情缘。早年,他在从中科院兰州化物所完成了硕博连读,在瑞士苏黎世大学完成博后研究之后,他以一名老师的身份再次加入兰州化物所。

20 年一路走来让张俊平有着如下感受:作为一名科研工作者,要致力于通过科研来解决问题。学生时代比较简单,主要是完成导师安排的课题,把自己的实验和论文弄好。成为一名老师之后,张俊平愈发体会到虽然科研工作者的细分研究领域有所不同,但是作为一名合格的科研工作者,都应该开展那些以问题为导向的研究,即努力去解决领域内的关键科学问题和技术瓶颈,避免低水平的重复、灌水,以及避免论文、专利、项目、奖励、“帽子”等的干扰。

参考资料:

1.Wei, J., Zhang, J., Cao, X. et al. Durable superhydrophobic coatings for prevention of rain attenuation of 5G/weather radomes. Nat Commun 14, 2862 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38678-0

标签:

相关文章

科学家造出5G超疏水涂层,能避免5G天线罩/雷达罩的“雨衰效应”

“在超疏水涂层的前期推广中,由于人们对于超疏水涂层的认知度普遍不高

2023-06-28

偿债能力分析的意义在于_偿债能力分析的意义_世界今日讯

1、这决定了其他人或者银行愿不愿意借钱给你或者公司,偿债能力低的话

2023-06-28

天津考研成绩查询 天津考研成绩查询流程 世界今热点

1 登录官网天津考研成绩查询的第一步就是登录官网。考生需进入天津考研

2023-06-28

大学生毕业证编号_大学毕业证编号多少位 焦点关注

1、目前的毕业证书编号统一为18位,前6位为学校代码,7-10位为毕业年份

2023-06-28

结肠炎用什么药好使_结肠炎用什么药好

结肠炎有两种,一种是慢性结肠炎,一种是非特异性溃疡性结肠炎,不同种

2023-06-28

促进交流选拔人才 2023年全国残疾人冰壶锦标赛和残奥冰球锦标赛开幕-天天报道

促进交流选拔人才2023年全国残疾人冰壶锦标赛和残奥冰球锦标赛开幕---

2023-06-28

官方:热刺签下恩波利门将维卡里奥,转会费1900万欧-全球短讯

官方:热刺签下恩波利门将维卡里奥,转会费1900万欧,热刺队,罗马诺,转

2023-06-28

环球焦点!宋代集句诗研究

1、《宋代集句诗研究》是2015年中国社会科学出版社出版的图书。2、作者

2023-06-28

有关农业生产的谚语_有关农业生产的谚语

1、萝卜性情暴,常要水来浇。2、地瓜要长好,养苗需要早。3、锄头落土

2023-06-28

海湾化学自称重视环保却屡现超标排放 原材料采购价格与控股股东矛盾

近年来,全球聚氯乙烯行业整体呈现稳步增长的局面,另一方面行业进一步

2023-06-27

西部黄金:子公司因发生事故自行停产

新京报贝壳财经讯6月27日,西部黄金公告,全资子公司阿克陶百源丰矿业

2023-06-27

歌尔股份:董事会决定取消调整公司“家园6号”员工持股计划预留份额等议案

歌尔股份6月27日公告,6月27日召开第六届董事会第六次会议,审议通过了

2023-06-27

山阳:“四个强化”扎实推进国卫复审工作

日前,记者从商洛市山阳县获悉,该县自今年以来始终把巩固国家卫生县创

2023-06-27

【世界热闻】抚顺市回应6岁女童被虐案 6月被虐女童案被告人将从重从快严惩

hello大家好,我是大学网网小航来为大家解答以上问题,抚顺市回应6岁女

2023-06-27

麦格米特:苏州直为精驱系公司的控股子公司 截至目前公司对其的持股比例为51.55% 全球百事通

每经AI快讯,有投资者在投资者互动平台提问:您好,公司2022年年报显示

2023-06-27

当前速递!互助理财理财,互助理财骗人圈钱报警有用嘛?

本文目录互助理财骗人圈钱报警有用嘛?互助理财骗人圈钱报警有用嘛?几

2023-06-27

仁心解码1国语在线_仁心解码1国语

1、④“亲。2、追问我并留下邮箱哦?不要打@,可以留 要留邮箱格式哦”。

2023-06-27

canon(60d)|当前快讯

来为大家解答以上问题,canon,60d很多人还不知道,现在让我们一起来看

2023-06-27

上一秒静音,下一秒爆音,这些音量按钮设计师怎么想的?

2014年,《悲剧设计》(TragicDesign)的作者乔纳森·沙里亚特(Jonath

2023-06-27

26岁新闻主播去世!“手术后没有苏醒”

据6月25日报道韩国美女主播、韩国小姐 李延济去世,年仅26岁据悉,李

2023-06-27

全球今日讯!炭化木材_关于炭化木材介绍

1、炭化木材(thermo-modifiedwood)是2014年公布的建筑学名词。

2023-06-27

世界资讯:沙特PIF买入18亿美元Lucid(LCID.US)股票 持股比例超60%

LucidGroup(LCID US)周二披露,沙特公共投资基金(PIF)子公司AyarThirdI

2023-06-27

天天热门:华为曹明:拥抱5G发展新机遇,激发5.5G跃升新动能

据券中社,在2023MWC上海期间5G发展创新论坛上,华为无线网络产品线总

2023-06-27

焦点消息!青海省囊谦县发布暴雨蓝色预警

囊谦县气象台6月27日20时15分发布暴雨蓝色预警信号:受强降雨云团影响

2023-06-27

世界速读:朗姿股份:拟定增募资不超过16.7亿元

6月27日,朗姿股份发布公告称,拟定增募资不超过16 7亿元,用于成都锦

2023-06-27

红米k20pro尊享版支持5g吗(红米k20pro尊享版支持5g吗)|世界动态

红米k20pro高级版支持5g。红米K20Pro是小米公司红米品牌手机的产品。20

2023-06-27

全是干货!2023年医用手套龙头股名单(6月27日)-环球聚看点

全是干货!2023年医用手套龙头股名单(6月27日),2023年医用手套龙头股

2023-06-27

织梦https(织梦内容管理系统登陆)

来为大家解答以下的问题,梦https,织梦内容管理系统登陆这个很多人还

2023-06-27

“一个更比一个惨”,被社会磨炼的年轻人爱上“沉淀文学”?

高考上线心仪大学,然后顺利保研,成功入职喜欢的工作,这大概是每个年

2023-06-27

南方传媒:涉嫌传播虚假信息,子公司时代传媒集团遭证监会立案|环球微资讯

6月27日晚,南方传媒公告,公司子公司广东时代传媒集团有限公司(以下

2023-06-27

最新发布
精彩图文
精彩推送

Copyright ©  2015-2022 国华娱乐网版权所有  备案号:京ICP备2021034106号-22   联系邮箱:55 16 53 8 @qq.com