語音播報
潮濕、腐蝕、進水是造成電子產品壽命降低或損壞的主要原因。在電子產品表面涂敷防護涂層,是提高電子產品使用壽命的重要方法之一。目前,大多數電子產品采用三防漆和派瑞林涂層實現防水與防護。因相對較厚,涂敷于電子產品表面后,影響產品信號傳輸性等。因此,電子產品如何防水防護一直是擺在科學家面前的難題。
日前,記者從中科院寧波材料所獲悉,該所海洋環(huán)境材料研究團隊攻克了電子產品低溫等離子體防水涂層關鍵技術,相關產品已在華為、vivo、小米、OPPO等高端手機與無人機、汽車、海洋工程等電子產品中廣泛應用。
海洋環(huán)境材料研究團隊負責人、中科院寧波材料所研究員曾志翔告訴《中國科學報》記者:“我們團隊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品,現居國內電子產品防水涂層領域市場占有量的首位,并在蘋果、三星等國際企業(yè)進行量產可行性論證。”
從親油疏水材料說起
曾志翔告訴記者,海洋環(huán)境材料研究團隊由薛群基院士取名,團隊早前完成了高性能親油疏水材料的研發(fā)。
隨著海洋經濟發(fā)展,海洋運輸、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、機艙污水的排放也會導致大量含油廢水產生。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)境材料研究團隊,團隊先后研發(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品,相繼在勝利油田、中石化、中船重工等相關企業(yè)儲備與廣泛應用。
正是有了親油疏水材料的技術積累,團隊開發(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控涂層的微結構和表面能來實現的,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,因為大多數電子產品是不能通過溶液液體處理的。
企業(yè)嗅商機求合作
曾志翔說:“如何運用納米級別涂層替代傳統(tǒng)產品,在保證防水、防護同時,盡量減少其影響產品外觀、導電性、散熱性和信號傳輸性,是需解決的技術難題?!?/p>
2016年,一家來自江蘇的企業(yè)敏銳地嗅到了電子產品防水涂層市場的商機,多方打聽來到寧波材料所,希望能與海洋環(huán)境材料研究團隊進行合作,開發(fā)低溫等離子體納米涂層裝備與關鍵技術。
在設備方面,海洋環(huán)境材料研究團隊攻克了全自動一體化設計與在線監(jiān)控技術,等離子體場、電場、化學場的優(yōu)化融合技術系列等關鍵難點,開發(fā)了FT-X系列低溫等離子體納米涂層制備設備,破解了涂層生產效率、質量、均勻性、成品率與性價比等方面難題。
在納米涂層工藝上,團隊攻克了單體功能團合成與調控技術和涂層多尺度結構控制技術,構建了多尺度梯度納米涂層體系,解決了防水、防護與散熱、透波性、導通性間的矛盾。
經過兩年努力,海洋環(huán)境材料研究團隊開發(fā)了一系列防水納米涂層,分別實現了電子產品IPX3級、IPX5級、IPX7級和客戶自定義級防水,并實現量產。
技術領先于國內外同行
經過測試,電子產品穿上海洋環(huán)境材料研究團隊設計的“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。
據悉,當前電子產品主要采用結構防水和涂層防水兩種方式,通常結構防水可以達到IPX7級,但是成本較高,工藝復雜;涂層防水成本較低,但是通常防水級別相對較低,很難達到IPX7級。
曾志翔介紹道:“我們通過工藝和設備的持續(xù)創(chuàng)新,用涂層的方法,低成本實現電子產品的IPX7級以上防水效果。相關技術綜合指標領先國內外同類企業(yè),突破了國外技術壟斷,形成了具有自主知識產權的系列技術,已為企業(yè)節(jié)約了大量生產和售后服務成本?!?/p>
團隊對比國內外企業(yè)的一些同類產品后發(fā)現,生產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數萬個產品的生產線;使用該涂層的電子產品防水性好,無須增加密封件,僅通過涂層即能實現IPX7級防水,“目前未見國內外其他科研單位和企業(yè)的量產技術達到這個水平”。曾志翔說。
另外通過密封件實現的防水技術,當產品摔落幾次后,密封件難免出現縫隙,導致防水等級降低。曾志翔說:“我們的涂層防水產品,從1米高處摔落18次后仍然能保持防水性能不降低;涂層產品經過紫外老化測試100小時后,仍然能保持原有防水性能不降低?!?/p>
當前,低溫等離子體納米涂層產品已占國內電子產品防水涂層市場的70%,曾志翔認為這項研究本身就是以市場為導向,后續(xù)還會采納市場反饋,進一步投入研發(fā),解決客戶提出的問題?!半娮赢a品更新?lián)Q代非常快,這要求技術不斷推陳出新,希望能滿足更多客戶的需求?!?/p>
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