雷達天線罩直接覆蓋在天線表面，是保護雷達天饋系統(tǒng)的重要部件，天線罩的防護性能直接影響到雷達整機的可靠性，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，雨水對雷達天線傳輸性能的影響很大，水對微波和毫米波具有很高的介電常數(shù)和損耗正切角，當雨水造成雷達天線或天線罩表面積水時，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，需提高雷達天線罩表面的疏水性和密封性[1]。天線罩主要由高分子復合材料制成，在長時間的太陽 曝曬和被雨水侵蝕后，會導致天線罩中的高分子樹脂老化裂解，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 

   表面潤濕性是固體表面的重要特征之一，主 要由其化學組成和微觀結構來決定。早在60多年前，就有學者開始了固體表面潤濕性的研究，自從 Wenzel和Cassie發(fā)表了一系列關于表面潤濕性的文章以來，大量理論和實驗研究成果被不斷推出，人 們對表面潤濕性的可控研究取得了重大進展。固體表面的浸潤性可以用附在其上的水滴的接觸角來衡量，它是衡量超疏水表面疏水強弱的最重要特征之 一。對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決定的，水滴接觸角的大小可以用經典楊氏方程來表示

  方程式中：θ 為氣體、固體和液體三相平衡時的接觸角；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 果。表面接觸角大表明該表面是疏潤性的，接觸角小則為親潤性的。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濕性研究的主要內容，其應用研究近年來得到了極大的發(fā)展。

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

   影響固體表面潤濕性的主要因素有：材料的表面自由能、表面粗糙度以及表面微-納結構。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－納結構對潤濕 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構是決定性影響因素。

   1.2天線罩表面疏水性與微波傳輸損耗雷達天線罩表面疏水性是非常重要的，因為天線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，這對天線信 號傳輸?shù)挠绊懯呛艽蟮�，甚至造成雷達天線無法工作；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，疏水表面將很快達到恒定的水膜厚 度，與雨量大小無關，這是由于疏水表面的水成球 狀而容易流動、不易凝結而表現(xiàn)得更干燥。試驗結果也表明，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濕性并不是一成不變的，表面疏水材料若受到大氣污染、機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 輸損耗也會迅速增加。固體表面的疏水材料大多由高分子材料制成，強紫外輻射和雨水侵蝕對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。

   對雷達天線罩本身來說，其基材是由高分子復合材料制成，在高溫、高濕和強輻射的惡劣環(huán)境中基體材料也受到環(huán)境老化的影響，不加防護措施的天線罩將很快粉化開裂，基體樹脂吸水后會使其透波性能及力學性能逐步下降。所以天線罩的表面防護性能在考慮其疏水性的同時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電性能的重要因素，所以在設計時就應考慮天線罩表面的疏水 性。在充分了解國內外天線罩表面疏水性的發(fā)展狀況后，近年來我們開展了“復合材料表面超疏水性耐候涂層”等相關課題研究，經大量的實驗研究和工程應用，開發(fā)形成了天線罩表面疏水性耐候復合 涂層工藝技術，已成功應用于某雷達天線罩上。其 主要關鍵技術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 過降低材料的自由能和修飾微納結構等技術手段來制備，對天線罩等高分子材料來說，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構。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選擇表面自由能低的樹脂。

   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，耐戶外復雜氣候。不影響雷達波、毫米波等穿透

   2.1.2 有機硅樹脂

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

   2.1.3 有機氟樹脂有機氟樹脂是指聚合物分子鏈上含有氟原子的一種高分子材料。因氟原子的電負性大和直徑小，會促使碳原子在表層產生聚集效應，使得有機氟樹 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460.2 kJ/mol，是已知化學鍵中最高的，因此其分子結構非常穩(wěn)定，不易老化斷裂。與其他樹脂相比，有機氟樹脂在表面疏水性、耐摩擦性和耐 候性等方面都有著不可比擬的優(yōu)勢，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，而且成本很高。通常有機氟樹脂也是通過其他樹脂改性才可適合產品實際應用。近年來，人們對有機氟樹脂的研究不斷深入，一些具有新型功能的特殊材料也不斷問世。 

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

   2.2 天線罩疏水涂層施工工藝技術 天線罩疏水耐候涂層的配套施工工藝是保證涂 層能夠工程化應用的關鍵技術，同時進一步提高涂層的疏水性、耐候性和附著力，我們經過課題實驗和中試，形成了“天線罩疏水復合涂層工藝技術”。 

   2.2.1 基材處理在天線罩復合材料外蒙皮成型時加一層防水潤滑膜，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 很難達到要求，中間需要涂覆底漆過渡，常用底漆 有環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂以及其他一些樹脂改性涂 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。經試驗，復合底漆與基材和疏水面漆的結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硅改性樹脂涂料或氟樹脂改性涂料。為進一步提高表面疏水性，可通過控制面 漆的噴涂工藝，制備出不同粗糙度的涂層。試驗表 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，有一定的微突結構的涂層，疏水效果顯著提高，從而達到超疏水的涂層表 面，表面接觸角達150°以上。

   3 國內外對比國外很早就研究了天線罩表面疏水性，美國、 日本和英國等國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，國外在含氟樹脂等高疏水性涂料的生產和施工方面的技術已相當成熟；國內在雷達天線罩專用的超疏水性涂層技術方面研究很少， 還未見公開報道。

   經測量，我們制作的天線罩已達到超疏水表面，其表面接觸角達150°以上，已接近或達到國外同類產品的水平。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一步的工作重點。