【中國科學(xué)報】給電子產(chǎn)品穿上“防水衣”
日期：2019-08-03 10:07:56
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■本報記者 沈春蕾
潮濕、腐蝕、進(jìn)水是造成電子產(chǎn)品壽命降低或損壞的主要原因。在電子產(chǎn)品表面涂敷防護(hù)涂層，是提高電子產(chǎn)品使用壽命的重要方法之一。目前，大多數(shù)電子產(chǎn)品采用三防漆和派瑞林涂層實(shí)現(xiàn)防水與防護(hù)。因相對較厚，涂敷于電子產(chǎn)品表面后，影響產(chǎn)品信號傳輸性等。因此，電子產(chǎn)品如何防水防護(hù)一直是擺在科學(xué)家面前的難題。
日前，記者從中科院寧波材料所獲悉，該所海洋環(huán)境材料研究團(tuán)隊(duì)攻克了電子產(chǎn)品低溫等離子體防水涂層關(guān)鍵技術(shù)，相關(guān)產(chǎn)品已在華為、vivo、小米、OPPO等高端手機(jī)與無人機(jī)、汽車、海洋工程等電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。
海洋環(huán)境材料研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、中科院寧波材料所研究員曾志翔告訴《中國科學(xué)報》記者：“我們團(tuán)隊(duì)與江蘇菲沃泰納米科技有限公司聯(lián)合開發(fā)了一系列防水納米涂層產(chǎn)品，現(xiàn)居國內(nèi)電子產(chǎn)品防水涂層領(lǐng)域市場占有量的首位，并在蘋果、三星等國際企業(yè)進(jìn)行量產(chǎn)可行性論證?！?/font>
從親油疏水材料說起
曾志翔告訴記者，海洋環(huán)境材料研究團(tuán)隊(duì)由薛群基院士取名，團(tuán)隊(duì)早前完成了高性能親油疏水材料的研發(fā)。
隨著海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，海洋運(yùn)輸、開采過程中的石油泄漏等突發(fā)事件頻繁發(fā)生。在貨輪靠岸時，船舶壓艙水、洗艙水、機(jī)艙污水的排放也會導(dǎo)致大量含油廢水產(chǎn)生。這些含油污水給海洋生態(tài)環(huán)境帶來了巨大危害。
傳統(tǒng)溢油應(yīng)急清理方法存在諸多不足之處。比如，傳統(tǒng)吸附材料吸油的同時也吸水，回收油較為困難；對油污處理速度較慢，效率較低；殘留的薄油層分散到水里，形成乳化油，嚴(yán)重影響海洋生物的生長。
為此，寧波材料所組建了海洋環(huán)境材料研究團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)先后研發(fā)了高性能親油疏水材料、超疏水吸油氈材料、高性能圍油欄材料等系列海洋溢油回收產(chǎn)品，相繼在勝利油田、中石化、中船重工等相關(guān)企業(yè)儲備與廣泛應(yīng)用。
正是有了親油疏水材料的技術(shù)積累，團(tuán)隊(duì)開發(fā)防水材料也就水到渠成。曾志翔指出，這兩種材料都是通過調(diào)控涂層的微結(jié)構(gòu)和表面能來實(shí)現(xiàn)的，其中親油疏水材料是通過液相方法，防水材料是通過真空氣相方法，因?yàn)榇蠖鄶?shù)電子產(chǎn)品是不能通過溶液液體處理的。
企業(yè)嗅商機(jī)求合作
曾志翔說：“如何運(yùn)用納米級別涂層替代傳統(tǒng)產(chǎn)品，在保證防水、防護(hù)同時，盡量減少其影響產(chǎn)品外觀、導(dǎo)電性、散熱性和信號傳輸性，是需解決的技術(shù)難題。”
2016年，一家來自江蘇的企業(yè)敏銳地嗅到了電子產(chǎn)品防水涂層市場的商機(jī)，多方打聽來到寧波材料所，希望能與海洋環(huán)境材料研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作，開發(fā)低溫等離子體納米涂層裝備與關(guān)鍵技術(shù)。
在設(shè)備方面，海洋環(huán)境材料研究團(tuán)隊(duì)攻克了全自動一體化設(shè)計與在線監(jiān)控技術(shù)，等離子體場、電場、化學(xué)場的優(yōu)化融合技術(shù)系列等關(guān)鍵難點(diǎn)，開發(fā)了FT-X系列低溫等離子體納米涂層制備設(shè)備，破解了涂層生產(chǎn)效率、質(zhì)量、均勻性、成品率與性價比等方面難題。
在納米涂層工藝上，團(tuán)隊(duì)攻克了單體功能團(tuán)合成與調(diào)控技術(shù)和涂層多尺度結(jié)構(gòu)控制技術(shù)，構(gòu)建了多尺度梯度納米涂層體系，解決了防水、防護(hù)與散熱、透波性、導(dǎo)通性間的矛盾。
經(jīng)過兩年努力，海洋環(huán)境材料研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一系列防水納米涂層，分別實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品IPX3級、IPX5級、IPX7級和客戶自定義級防水，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
技術(shù)領(lǐng)先于國內(nèi)外同行
經(jīng)過測試，電子產(chǎn)品穿上海洋環(huán)境材料研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計的“防水衣”，在水深1米的情況下浸泡1小時，撈上來后仍能正常使用。
據(jù)悉，當(dāng)前電子產(chǎn)品主要采用結(jié)構(gòu)防水和涂層防水兩種方式，通常結(jié)構(gòu)防水可以達(dá)到IPX7級，但是成本較高，工藝復(fù)雜；涂層防水成本較低，但是通常防水級別相對較低，很難達(dá)到IPX7級。
曾志翔介紹道：“我們通過工藝和設(shè)備的持續(xù)創(chuàng)新，用涂層的方法，低成本實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的IPX7級以上防水效果。相關(guān)技術(shù)綜合指標(biāo)領(lǐng)先國內(nèi)外同類企業(yè)，突破了國外技術(shù)壟斷，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列技術(shù)，已為企業(yè)節(jié)約了大量生產(chǎn)和售后服務(wù)成本?！?/font>
團(tuán)隊(duì)對比國內(nèi)外企業(yè)的一些同類產(chǎn)品后發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)低溫等離子體納米涂層的操作工藝簡便、自動化程度高、只需要2個工人即能管理一條日產(chǎn)數(shù)萬個產(chǎn)品的生產(chǎn)線；使用該涂層的電子產(chǎn)品防水性好，無須增加密封件，僅通過涂層即能實(shí)現(xiàn)IPX7級防水，“目前未見國內(nèi)外其他科研單位和企業(yè)的量產(chǎn)技術(shù)達(dá)到這個水平”。曾志翔說。
另外通過密封件實(shí)現(xiàn)的防水技術(shù)，當(dāng)產(chǎn)品摔落幾次后，密封件難免出現(xiàn)縫隙，導(dǎo)致防水等級降低。曾志翔說：“我們的涂層防水產(chǎn)品，從1米高處摔落18次后仍然能保持防水性能不降低；涂層產(chǎn)品經(jīng)過紫外老化測試100小時后，仍然能保持原有防水性能不降低?！?/font>
當(dāng)前，低溫等離子體納米涂層產(chǎn)品已占國內(nèi)電子產(chǎn)品防水涂層市場的70%，曾志翔認(rèn)為這項(xiàng)研究本身就是以市場為導(dǎo)向，后續(xù)還會采納市場反饋，進(jìn)一步投入研發(fā)，解決客戶提出的問題?！半娮赢a(chǎn)品更新?lián)Q代非?？?，這要求技術(shù)不斷推陳出新，希望能滿足更多客戶的需求。”
?。ㄔ目怯?018年7月30日《中國科學(xué)報》第6版）
【原文鏈接】http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2018/7/337579.shtm?id=337579
