建筑用電磁屏蔽材料研究

■趙 橋 ■西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西藏 拉薩 850000

1 電磁輻射及電磁屏蔽概述

1.1 電磁輻射

根據(jù)輻射源的不同，可將電磁輻射分為天然和人工兩類，天然型的電磁輻射基本都是由自然現(xiàn)象引起的，如雷電、火山噴發(fā)、地震等等，而人工型電磁輻射則是由人工制造的設(shè)備、裝置、系統(tǒng)產(chǎn)生的，如廣電通訊設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、電力系統(tǒng)、交通系統(tǒng)設(shè)備、家用電氣設(shè)備等等。通常情況下，電磁輻射會經(jīng)由導(dǎo)線、空間等途徑進行傳播，其會使環(huán)境當(dāng)中的電磁輻射水平升高，不但會對信號傳輸形成干擾和阻礙，而且還會危及人體健康。

1.2 電磁屏蔽

通常情況下，電磁輻射很難從根源上進行消除，只能通過相應(yīng)的技術(shù)措施減弱輻射源的電磁場效應(yīng)，電磁屏蔽技術(shù)就是借助屏蔽體的發(fā)射、吸收、衰減等功能來減弱輻射源的電磁場效應(yīng)，進而達到降低電磁輻射影響的目的。電磁屏蔽材料就是具備電磁屏蔽功能的材料，這種材料的出現(xiàn)及其在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，有效解決了電磁輻射問題。本文重點對建筑用電磁屏蔽材料進行研究。

2 建筑工程中常用的電磁屏蔽材料

建筑是人們?nèi)粘９ぷ?、學(xué)習(xí)和居住的環(huán)境，部分人群需要經(jīng)常置身于建筑當(dāng)中，同時，建筑內(nèi)部還有大量的電子設(shè)備。為了減輕電磁輻射對建筑中各類電子設(shè)備的干擾，以及對人體健康的影響，應(yīng)當(dāng)在建筑設(shè)計中合理運用電磁屏蔽材料。下面對建筑中常用的電磁屏蔽材料進行分析。

2.1 電磁屏蔽混凝土

混凝土是建筑工程中不可或缺的主要材料，傳統(tǒng)的硅酸鹽混凝土對電磁輻射的屏蔽效果較差，為了提高混凝土本身的電磁屏蔽性能，國內(nèi)外的專家學(xué)者加大了研究力度，并取得的一定的成果。如美國的專家，在混凝土中摻入了亞微米級的碳纖維，由此使得混凝土具有了較強的電磁屏蔽性能，但通過相關(guān)試驗后發(fā)現(xiàn)，加入碳纖維的混凝土力學(xué)性能有所降低，不適用于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求較高的建筑工程;我國的專家對鋼筋混凝土的電磁脈沖屏蔽進行了測試，結(jié)果表明，細鋼筋密網(wǎng)格的鋼混結(jié)構(gòu)能夠進一步提高電磁脈沖屏蔽性能。

在結(jié)合前人的研究成果，并通過不斷地改進和完善后，國內(nèi)的專家研發(fā)出了一種電磁屏蔽多功能混凝土，這種混凝土不但能夠屏蔽核爆炸引起的電磁輻射，而且還能將民用電磁污染限定在一定的范圍之內(nèi)。此外，在發(fā)射站、基站、微波站、高壓線下的建筑物中應(yīng)用這種混凝土，能夠?qū)﹄姶泡椛淦鸬捷^好的屏蔽效果。鐵礦石是一種天然的鐵氧體吸波材料，這種材料具有極強的吸收電磁波能力，其不但頻帶較寬，而且儲量豐富，將之摻入到混凝土中，既可以提高混凝土的強度，還能達到吸收和屏蔽電磁輻射的效果。

2.2 吸波涂料

涂料被廣泛應(yīng)用于建筑裝修裝飾工程中，傳統(tǒng)的涂料僅能起到美化建筑的作用，而吸波涂料除了具備傳統(tǒng)涂料的美化作用之外，還能吸收投射到其表面上的電磁波能量，并通過材料的損耗將電磁波能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。電磁屏蔽涂料是由合成樹脂、?dǎo)電填料及溶劑按照一定的比例配制而成，將之涂刷于建筑基礎(chǔ)材料表面后，可以形成一層固化膜，其能夠產(chǎn)生出導(dǎo)電屏蔽效果，可以有效屏蔽電磁輻射，這種涂料較為突出的優(yōu)點是成本低廉、簡單實用。

美國于上個世紀(jì)60 年代研發(fā)出了銀系導(dǎo)電涂料，這種屏蔽涂料雖然具有較高的穩(wěn)定性和極佳的屏蔽效果，但是造價過高，普適性不強，僅適應(yīng)于對電磁輻射屏蔽有特殊要求的場合。自此之后，鎳錫涂料出現(xiàn)，它的屏蔽效果與銀系涂料基本相同，但價格卻低很多，而且鎳比銀的抗氧化能力強，從而使這種屏蔽涂料成為國外建筑用電磁屏蔽涂料的主流。相關(guān)研究結(jié)果表明，當(dāng)鎳系涂料的涂層厚度在50 -70、體積電阻率為10Ωcm 時，其屏蔽效果能夠達到30 -60dB。但在不斷的使用中發(fā)現(xiàn)，鎳系涂料在低頻區(qū)的屏蔽效果一般。銅系涂料具有良好的導(dǎo)電性，但其抗氧化性能較差，近年來，隨著抗氧化技術(shù)的不斷完善，推動了銅系涂料的發(fā)展，其在建筑等領(lǐng)域中的應(yīng)用也隨之增多。如國外某公司研制開發(fā)的銅丙烯酸樹脂，在生產(chǎn)過程中對銅進行了抗氧化處理，不僅使該涂料的導(dǎo)電性能獲得提升，而且用量相應(yīng)減少，僅為鎳系涂料的50%左右。因銅系涂料的表面電阻率低于鎳系涂料，對銅粉進行鍍銀處理之后，其體積電阻率可以達到10Ωcm，該電阻率非常接近于銀系涂料。試驗結(jié)果表明，經(jīng)過鍍銀處理之后的銅系涂料的涂層厚度為30 時，其電磁屏蔽效果與涂層厚度為60 的鎳系涂料相同，但從價格上看，前者更低一些。

隨著研究的不斷深入，一些專家學(xué)者開始致力于復(fù)合型導(dǎo)電涂料的研發(fā)，并取得了一定的成果。這種導(dǎo)電涂料多以玻璃、云母、石墨等為芯材，在其表面包裹一層或是幾層具有較強化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性的導(dǎo)電介質(zhì)，如銀、鎳、銅等便構(gòu)成了復(fù)合導(dǎo)電涂料。云母因其本身的比重較小、導(dǎo)電型號、顏色可調(diào)，成為復(fù)合導(dǎo)電涂料的首選芯材。

3 建筑用電磁屏蔽材料的發(fā)展趨勢

與國外一些發(fā)達國家相比，我國在建筑用電磁屏蔽材料方面的研究起步較晚，相關(guān)理論、技術(shù)、設(shè)備等仍處于探索階段，同時受制備工藝和制造成本等原因的制約，研制成功的建筑用電磁屏蔽材料的種類較少，很多研究尚處于實驗室階段，并未普及。因此，在未來一段時期，國內(nèi)的專家學(xué)者及業(yè)內(nèi)的研究人員，應(yīng)當(dāng)致力于制備工藝的改善和成本降低等方面的研究，多研發(fā)出一些新型的建筑用電磁屏蔽材料，可將電磁屏蔽技術(shù)與納米材料的結(jié)合作為下一階段的研究重點，借此來推動我國建筑用電磁屏蔽材料的發(fā)展。

4 結(jié)論

綜上所述，由于電磁輻射所具有的危害性，必須采取一種合理可行的方法對其進行治理。各種電磁屏蔽材料的問世，給電磁輻射問題的解決提供了支撐，本文重點對建筑工程中常用的電磁屏蔽材料進行了研究，并對建筑用電磁屏蔽材料的發(fā)展趨勢進行展望。期望在不久的將來能夠研發(fā)出更多的電磁屏蔽材料，并將之應(yīng)用到建筑工程當(dāng)中。

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