GIST开发出雨雾中也“不失视野”的激光雷达传感器涂层[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 09 Jul.2026 10:17(KST)

模仿企鹅羽毛结构，仅靠阳光6秒内去除雾气……连疏水功能也实现
有望应用于自动驾驶、机器人、无人机光学系统……发表于《Nature Communications》

即使在雨天和雾天，也能维持自动驾驶汽车“眼睛”——激光雷达传感器性能的光学涂层技术已被开发出来。该技术模仿企鹅羽毛的微观结构，无需额外供电，仅靠阳光就能去除湿气并弹开雨水，因此有望在恶劣天气下也稳定维持激光雷达信号。

光州科学技术院（GIST）9日表示，Jeong Hyeonho教授研究团队已开发出仿照企鹅羽毛结构的“等离激元螺旋结构体”，并实现了用于激光雷达传感器盖板的光学涂层技术。

展示恶劣天气下激光雷达信号衰减问题的示意图。研究团队供图

激光雷达是一种利用激光精密测量周边物体距离和形状的光学传感器，是自动驾驶汽车、机器人和智能出行设备的核心感知装置。然而，一旦雨水或雾气凝结在传感器表面，激光信号就会发生散射，导致性能大幅下降。

现有防雾涂层和疏水涂层分别专注于去除湿气或去除水滴，因此难以同时实现这两种功能。光热涂层虽然在将阳光转化为热能方面表现优异，但也会吸收激光雷达所使用的近红外光，从而削弱传感器信号，这是其局限所在。

研究团队从企鹅羽毛结构中找到了答案。企鹅羽毛即使在极端环境下，也能同时实现保温和防水。研究团队对国立生态院提供的企鹅脱落羽毛进行分析后确认，羽毛内部纳米级黑素体能够吸收光线并产生热量，而表面的微细结构则可防止水滴附着。

在此基础上，研究团队开发出含有铜纳米颗粒的三维二氧化硅螺旋等离激元结构体。该结构可在吸收光线并产生热量的同时抑制水滴附着，从而兼具防雾与疏水功能。

这种新型涂层在激光雷达使用的近红外（905纳米）波段中保持了80%以上的高透过率，同时在普通阳光照射下可使表面温度提高约9.3摄氏度。凝结在传感器表面的湿气可在6秒内被去除，在实际户外激光雷达实验中也保持了稳定的信号接收性能。

研究团队照片。（后排左起顺时针）Jeong Hyeonho，GIST电气电子计算机工程系教授；Kim Doeun，博士后研究员；Kim Gyurin，硕博连读生；Lee Juhyeong，硕博连读生。GIST供图

研究团队表示，他们还完成了大面积制备技术和耐久性验证，已获得可实际应用于车载激光雷达传感器盖板的性能水平。

Jeong教授表示：“我们提出了一种全新概念的光学平台，无需额外电力供应，仅凭阳光就能同时实现防雾和疏水功能，同时又不会妨碍激光雷达信号。”他还称，“未来不仅可用于自动驾驶汽车，还有望提升机器人、无人机、智能窗户等多种户外光学系统的稳定性。”

此次研究由Lee Juhyeong和Kim Gyurin两名硕博连读生共同担任第一作者，研究成果已于上月27日在线发表于国际学术期刊《Nature Communications》。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。