屏幕与后盖分离 手机泡水里1h竟还能正常工作？

今年3月，华为P20在法国巴黎发布，其极光色引发热潮。

这同时也是一款具备防水功能的手机，在IEC 60529标准下防水等级为IP53。值得注意的是，它的防水方案中包含了一项名为“纳米防水涂层”的技术。

事实上，电子产品的防水防护一直是一道难题，市面上大多数电子产品采用三防漆或派瑞林涂层进行防水。但这两种涂层都较厚，涂覆于电子产品表面后，会影响产品外观、导电性、散热性和信号传输性。而“纳米防水涂层”十分轻薄，可大大降低终端厂商在这方面的顾虑。

中科院宁波材料所研究员 曾志翔

该技术项目负责人、中科院宁波材料所研究员曾志翔在“2018消费电子表面趋势高峰论坛”上接受新材料在线^®专访时表示，“我们的技术产品已经广泛应用在华为、vivo、小米等高端手机与无人机、汽车、海洋工程等电子产品中，约占国内电子产品防水涂层市场的70%。”

从2016年正式研发到收获如今的成果，短短两年多的时间，“纳米防水涂层技术”何以高速成长？其研发团队有何故事可以分享？

一个偶然：从海洋防腐到电子产品防水

曾志翔原先是研究海洋功能材料的，他所在的团队完成了高性能亲油疏水材料等多个项目的研发。

在江苏菲沃泰纳米科技有限公司（以下简称“菲沃泰”）找到他们之前，他脑子里思考的是诸如电化学沉积及涂层腐蚀磨损特性、海洋油污处理及油水分离材料等方向的问题。

2016年，面对菲沃泰提出的电子产品防水技术的设想，他第一反应是想拒绝。

但转念一想，电子产品防水与自己平时研究的海洋防腐其实是一类问题，“关键的科学问题是相通的，就是表界面结构与表面能的调控”。

鉴于此，他所在的研究团队查阅了大量资料，并展开了具体的评估，最终认为电子产品防水是一个有前景的领域。

2016年3月底，海洋环境材料研究团队与菲沃泰开始展开合作。

2016年年底，他们量产了第一代产品。

接下来两年时间里，海洋环境材料研究团队又开发出了一系列防水纳米涂层，分别实现了电子产品IPX3级、IPX5级、IPX7级和客户自定义级防水，并都实现了量产。

在他看来，这项技术最大的特点是让产品在真空条件下进行加工。“一般涂料必须要加入溶液，而一部手机不可能放在溶液里去做加工，很容易损坏，相比之下真空就比较合适了。”

除了轻薄的优点外，曾志翔还向新材料在线®进一步介绍了纳米防水涂层技术。“可以把涂层的厚度精确控制在20nm-1um范围内，即根据产品所需的防水等级来提供工艺。另外，如果使用派瑞林涂层或三防漆，电子产品内有些连接部件必须保护起来，不然就不导通了，而我们不存在这个问题。”

两年专研：突破国外专利垄断不容易

2017年初，海洋环境材料研究团队就研发出第二代产品，达到IPX3级。到了五、六月份时，已经能达到IPX7级。

这一切看上去似乎一帆风顺，但曾志翔回忆说起步时遇到了好几个问题。一是没有做材料的装备，二没有原料，三是没有工艺配方。“什么都没有，同时还面临着很多专利壁垒。该怎么才能绕开国外已有的专利？怎样加入创新元素，比别人做得好？那时天天想这些问题。”

突破国际上已经存在的专利并非易事。国外相关的研究由来已久，很多研究需要在他们的权利要求范围之内进行。

“设备自己造，原料自己合成，工艺自己开发，量产论证也是我们自己做的，甚至售后技术服务也是亲自上，这一整套下来还是比较难的。”曾志翔说，宁波材料所和菲沃泰项目联合研发团队专门做研发的大概有四五十人，经常加班。

谈及与国外的差距，他表示一年前还比较明显，但现在已经慢慢跟上了步伐，甚至在某些方面还更领先于国外的企业。“我们目前本领域相关的知识产权授权专利已经有十几个了。”

据悉，研究团队在设备方面攻克了全自动一体化设计与在线监控技术，流场与温度场均匀性控制技术，行星台架自适应旋转技术，等离子体场、电场、化学场的优化融合技术系列关键难点，开发了FT-X系列低温等离子体纳米涂层制备设备，解决了涂层生产效率、质量、均匀性、成品率及性价比等方面存在的问题。在纳米涂层工艺上攻克了单体功能团合成与调控技术和涂层多尺度结构控制技术，构建了多尺度梯度纳米涂层体系，解决了防水、防护与散热、透波性、导通性的矛盾。

据悉，生产低温等离子体纳米涂层的操作工艺简便、自动化程度高，只需2个工人即能管理一条日产数万件产品的生产线。

事实上，不少人惊叹于这项技术在短短两年内的成长速度，“不能单纯看时间长短，要计算整体付出，一百个人每天工作十小时，跟一个人工作十年，这是没法子做比较的。”曾志翔表示，“我们实际上是三、四十人一心一意地投入去做一个项目。”

三点感悟：开放、专心和不断努力

做科研，苦痛的同时也有快乐。

提到兴奋的事情，曾志翔一口气举了几个例子。“第一个，纳米涂层原本是一个看不到摸不着的东西，当时设备运转起来把它生产出来了，那种感觉很神奇。第二个是纳米涂层涂敷在电子器件表面，水滴可在表面滚动。印象最深的还是把手机拆开，内外都涂上纳米涂层后放到水里面，结果手机正常运行。”

纳米防水涂层

手机水下工作展示

浴室中手机工作展示

他坦言，“在电子产品防水方面，我们是新手，一步步走过来，每获得一次成功都很开心。”

跟进“纳米防水涂层技术”项目至今，他个人有了不少感悟。

第一点，，国家出台了多个政策，鼓励人才发挥才能、创造社会价值。他认为研究人员们在合乎学校、研究所规范的条件下可以放开手脚，跟企业探讨产学研结合。

第二点，做项目一定要非常专心。“一些研究人员手上可能同时跟进了10-20个项目。虽说立项之后也能结题，但每个项目投入的精力都不多，有可能达不到原来想要的效果。”

第三点，要付出很大的努力。“经常遇到通宵达旦加班的情况。一线人员没有周六的概念，就住在工厂里面，晚上没啥事都会去实验室。但是创业嘛，一定要瞄准一个实实在在的目标，要么是为企业解决问题，要么是解决国家重大需求，这其中的小辛苦都没什么可说的。”

虽然防水涂层技术已经量产了，但这不等于“交卷了事”。消费电子的升级换代一向很快，研发一代技术，就必须储备一代技术。一旦市场进一步要求产品质量，可以快速响应，不至于被淘汰掉。

曾志翔明白这一点，对于消费电子产品的研究必须快速。他表示，未来工艺和涂层都会做成系列化，不同的工艺、不同的涂层、不同的材料，满足不同的要求。比如现在是用碳材料在做，未来有可能使用硅材料、复合的材料去做。

今年9月19日-21日，在广州将举办“2018第二届国际新材料新工艺及色彩（简称CMF）展览会”，涉及众多新材料、新工艺，具体会有哪些展品呢？欢迎了解详情，报名围观。

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