雷達(dá)天線罩直接覆蓋在天線表面，是保護(hù)雷達(dá)天饋系統(tǒng)的重要部件，天線罩的防護(hù)性能直接影響到雷達(dá)整機(jī)的可靠性，其中天線罩表面的疏水性和耐老化性能尤為重要。眾多研究表明，雨水對(duì)雷達(dá)天線傳輸性能的影響很大，水對(duì)微波和毫米波具有很高的介電常數(shù)和損耗正切角，當(dāng)雨水造成雷達(dá)天線或天線罩表面積水時(shí)，甚至很薄的水膜均能大大增加雨水傳輸損耗和雨水噪聲溫度，要減少這種影響，需提高雷達(dá)天線罩表面的疏水性和密封性[1]。天線罩主要由高分子復(fù)合材料制成，在長(zhǎng)時(shí)間的太陽(yáng) 曝曬和被雨水侵蝕后，會(huì)導(dǎo)致天線罩中的高分子樹(shù)脂老化裂解，造成表面發(fā)生變色、粉化和起泡等缺陷，要減少這種影響，需要提高天線罩表面的耐老化性能。 

   1 天線罩表面疏水性研究 

   1.1 表面疏水基本原理 

   表面潤(rùn)濕性是固體表面的重要特征之一，主 要由其化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)來(lái)決定。早在60多年前，就有學(xué)者開(kāi)始了固體表面潤(rùn)濕性的研究，自從 Wenzel和Cassie發(fā)表了一系列關(guān)于表面潤(rùn)濕性的文章以來(lái)，大量理論和實(shí)驗(yàn)研究成果被不斷推出，人 們對(duì)表面潤(rùn)濕性的可控研究取得了重大進(jìn)展。固體表面的浸潤(rùn)性可以用附在其上的水滴的接觸角來(lái)衡量，它是衡量超疏水表面疏水強(qiáng)弱的最重要特征之 一。對(duì)于光滑平整的理想固體表面，水滴在其表面 上的形狀是由固體、液體和氣體下相接觸線的表面張力來(lái)決定的，水滴接觸角的大小可以用經(jīng)典楊氏方程來(lái)表示

  方程式中：θ 為氣體、固體和液體三相平衡時(shí)的接觸角；γ SV為固體與氣體界面間的表面張力；γ SL為 固體與液體界面間的表面張力；γ LV為液體與氣體界 面間的表面張力。 接觸角是固、液、氣界面間表面張力平衡的結(jié) 果。表面接觸角大表明該表面是疏潤(rùn)性的，接觸角小則為親潤(rùn)性的。通常將接觸角小于90°的稱為親水表面，接觸角大于90°的稱為疏水表面，接觸角大于150°則稱為超疏水表面，如圖1所示。超疏水表面的特性是表面潤(rùn)濕性研究的主要內(nèi)容，其應(yīng)用研究近年來(lái)得到了極大的發(fā)展。

   楊氏方程是一種假設(shè)存在的光滑表面上的特殊情況，而當(dāng)表面并非光滑而是存在一些粗糙度時(shí)， 其表面的潤(rùn)濕性則會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。近年來(lái)表面微觀結(jié)構(gòu)與潤(rùn)濕性之間關(guān)系的理論研究也不斷深 入，為制備最佳的超疏水表面結(jié)構(gòu)提供理論指導(dǎo)， 超疏水表面在致密、多孔和微納米等不同微觀結(jié)構(gòu)方面的差異，使得水膜在其表面呈現(xiàn)出不同的潤(rùn) 濕、滑動(dòng)及滾動(dòng)行為。

   影響固體表面潤(rùn)濕性的主要因素有：材料的表面自由能、表面粗糙度以及表面微-納結(jié)構(gòu)。研究表明，接觸角隨著表面自由能的降低而增大，隨著表面粗糙度的增加而增大，而表面微－納結(jié)構(gòu)對(duì)潤(rùn)濕 性具有重要的影響。其中低表面自由能材料是制備 超疏水表面的基本條件，表面粗糙度和表面微納結(jié)構(gòu)是決定性影響因素。

   1.2天線罩表面疏水性與微波傳輸損耗雷達(dá)天線罩表面疏水性是非常重要的，因?yàn)樘炀�的傳輸損耗主要取決于其表面水膜的厚度，損耗的增加值與水膜厚度成正比。如果天線罩表面不疏水，水膜厚度將增加很快且厚薄不一，而且水的介電常數(shù)和損耗角正切tan δ 都非常大，這對(duì)天線信 號(hào)傳輸?shù)挠绊懯呛艽蟮�，甚至造成雷達(dá)天線無(wú)法工作；但天線罩表面如果是疏水的，按照Cary表面水膜 厚度理論分析，疏水表面將很快達(dá)到恒定的水膜厚 度，與雨量大小無(wú)關(guān)，這是由于疏水表面的水成球 狀而容易流動(dòng)、不易凝結(jié)而表現(xiàn)得更干燥。試驗(yàn)結(jié)果也表明，隨著雨量的增大，疏水表面能更有效地發(fā)揮干燥作用，使天線罩表面始終維持在恒定的水 膜厚度上，水膜厚度薄而均勻

   1.3 疏水表面的耐候性疏水表面的潤(rùn)濕性并不是一成不變的，表面疏水材料若受到大氣污染、機(jī)械磨損或因紫外線照射、大氣環(huán)境腐蝕等作用下極易退化，表面接觸角逐步減小，最終成為不疏水表面，天線罩表面的傳 輸損耗也會(huì)迅速增加。固體表面的疏水材料大多由高分子材料制成，強(qiáng)紫外輻射和雨水侵蝕對(duì)材料的老化影響最大，在惡劣環(huán)境下疏水表面的老化速度很快，往往兩到三年就退化成不疏水表面。

   對(duì)雷達(dá)天線罩本身來(lái)說(shuō)，其基材是由高分子復(fù)合材料制成，在高溫、高濕和強(qiáng)輻射的惡劣環(huán)境中基體材料也受到環(huán)境老化的影響，不加防護(hù)措施的天線罩將很快粉化開(kāi)裂，基體樹(shù)脂吸水后會(huì)使其透波性能及力學(xué)性能逐步下降。所以天線罩的表面防護(hù)性能在考慮其疏水性的同時(shí)必須高度重視其耐候性。

   2 天線罩疏水耐候表面制備天線罩的表面疏水性是影響雷達(dá)電性能的重要因素，所以在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮天線罩表面的疏水 性。在充分了解國(guó)內(nèi)外天線罩表面疏水性的發(fā)展?fàn)顩r后，近年來(lái)我們開(kāi)展了“復(fù)合材料表面超疏水性耐候涂層”等相關(guān)課題研究，經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)研究和工程應(yīng)用，開(kāi)發(fā)形成了天線罩表面疏水性耐候復(fù)合 涂層工藝技術(shù)，已成功應(yīng)用于某雷達(dá)天線罩上。其 主要關(guān)鍵技術(shù)是天線罩疏水耐候涂料研制和天線罩疏水涂層施工工藝技術(shù)等。 

   2.1 天線罩疏水耐候涂料從固體表面疏水原理可知，疏水表面是主要通 過(guò)降低材料的自由能和修飾微納結(jié)構(gòu)等技術(shù)手段來(lái)制備，對(duì)天線罩等高分子材料來(lái)說(shuō)，制備疏水表面的主要解決途徑是涂覆低表面自由能的疏水涂料，并獲得粗糙的微納表面結(jié)構(gòu)。因此疏水涂料的性能是決定天線罩表面疏水性的主要因素，疏水涂料的制備首先應(yīng)選擇表面自由能低的樹(shù)脂。

   2.1.1鑫納耐磨超疏水XN-T-FI07   性能優(yōu)異：水接觸角>160°，滾動(dòng)角<5°，涂層厚度小于30微米。適用范圍廣：玻璃、塑料、金屬、建筑等多種基材。耐摩擦，耐戶外復(fù)雜氣候。不影響雷達(dá)波、毫米波等穿透

   2.1.2 有機(jī)硅樹(shù)脂

   有機(jī)硅樹(shù)脂一般是指具有高度支鏈結(jié)構(gòu)的聚硅 氧烷，其分子鏈具有良好的柔順性，易轉(zhuǎn)變成自由能較低的結(jié)構(gòu)，因此與其他聚合物相比其表面自由 能相對(duì)較低，僅比有機(jī)氟樹(shù)脂略高。但有機(jī)硅樹(shù)脂涂料一般存在附著力較差等缺點(diǎn)，通�？梢允褂铆h(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯樹(shù)脂等對(duì)其改性，從而具有不同樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)，更適合于實(shí)際工程化應(yīng)用。 

   2.1.3 有機(jī)氟樹(shù)脂有機(jī)氟樹(shù)脂是指聚合物分子鏈上含有氟原子的一種高分子材料。因氟原子的電負(fù)性大和直徑小，會(huì)促使碳原子在表層產(chǎn)生聚集效應(yīng)，使得有機(jī)氟樹(shù) 脂具有很低的表面自由能和表面張力。另外C-F鍵的鍵能高達(dá)460.2 kJ/mol，是已知化學(xué)鍵中最高的，因此其分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，不易老化斷裂。與其他樹(shù)脂相比，有機(jī)氟樹(shù)脂在表面疏水性、耐摩擦性和耐 候性等方面都有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)，但也存在著涂層成膜困難、固化溫度高和附著力不高等缺點(diǎn)，而且成本很高。通常有機(jī)氟樹(shù)脂也是通過(guò)其他樹(shù)脂改性才可適合產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用。近年來(lái)，人們對(duì)有機(jī)氟樹(shù)脂的研究不斷深入，一些具有新型功能的特殊材料也不斷問(wèn)世。 

   2.1.4疏水涂料制備有機(jī)硅樹(shù)脂和有機(jī)氟樹(shù)脂均是疏水性能優(yōu)異的材料，但采用單一樹(shù)脂無(wú)法制備出綜合性能好的涂料，必須由兩種或兩種以上的樹(shù)脂通過(guò)物理或化學(xué)的方法進(jìn)行改性

   2.2 天線罩疏水涂層施工工藝技術(shù) 天線罩疏水耐候涂層的配套施工工藝是保證涂 層能夠工程化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)進(jìn)一步提高涂層的疏水性、耐候性和附著力，我們經(jīng)過(guò)課題實(shí)驗(yàn)和中試，形成了“天線罩疏水復(fù)合涂層工藝技術(shù)”。 

   2.2.1 基材處理在天線罩復(fù)合材料外蒙皮成型時(shí)加一層防水潤(rùn)滑膜，使天線罩自身基體表面具有一定的疏水性，并能減少天線罩的吸水率。為增強(qiáng)底漆的附著力， 需要先徹底去除天線罩表面的脫模劑，然后機(jī)械打磨至一定的粗糙度。 

   2.2.2 底漆疏水涂料如果直接涂覆在基材上，其附著力 很難達(dá)到要求，中間需要涂覆底漆過(guò)渡，常用底漆 有環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂以及其他一些樹(shù)脂改性涂 料，為提高附著力和配套性，可以涂覆多道底漆， 每道底漆的厚度和粗糙度不同。經(jīng)試驗(yàn)，復(fù)合底漆與基材和疏水面漆的結(jié)合力均能滿足使用要求。 

   2.2.3 疏水面漆疏水面漆選用有機(jī)硅改性樹(shù)脂涂料或氟樹(shù)脂改性涂料。為進(jìn)一步提高表面疏水性，可通過(guò)控制面 漆的噴涂工藝，制備出不同粗糙度的涂層。試驗(yàn)表 明，控制不同的涂料黏度和噴涂距離、角度，得到 的涂層疏水性能有很大區(qū)別。在正常噴涂條件下， 制備的涂層表面平整、光滑；改變噴涂工藝參數(shù)， 可以制備出表面略粗糙，有一定的微突結(jié)構(gòu)的涂層，疏水效果顯著提高，從而達(dá)到超疏水的涂層表 面，表面接觸角達(dá)150°以上。

   3 國(guó)內(nèi)外對(duì)比國(guó)外很早就研究了天線罩表面疏水性，美國(guó)、 日本和英國(guó)等國(guó)最早將高疏水性涂料涂覆在天線罩上，得到疏水且耐老化的表面，大大提高了雨天的電訊可靠性。目前，國(guó)外在含氟樹(shù)脂等高疏水性涂料的生產(chǎn)和施工方面的技術(shù)已相當(dāng)成熟；國(guó)內(nèi)在雷達(dá)天線罩專用的超疏水性涂層技術(shù)方面研究很少， 還未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。

   經(jīng)測(cè)量，我們制作的天線罩已達(dá)到超疏水表面，其表面接觸角達(dá)150°以上，已接近或達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。目前，提高該涂層的施工工藝性能、涂層附著力、耐候性和防靜電等其他功能性研究是進(jìn)一步的工作重點(diǎn)。