電磁屏蔽混凝土的發(fā)展現(xiàn)狀

 

　　混凝土發(fā)展歷史已有100多年，它已成為世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣、用量最大的建筑材料?；炷磷鳛楫?dāng)今世界上最主要的建筑材料之一，它具有諸多重要優(yōu)點(diǎn)，特別是其具有充分的該善性復(fù)合性。過(guò)去，屏蔽混凝土是指防輻射、放射線混凝原子能防混凝土、重混凝土或核反應(yīng)堆混凝土。它能有效屏蔽α、β、γ射線和中子的輻射，是原子能反應(yīng)堆、粒子加速器以及其它含放射源裝置常用的成本較低的防護(hù)材料[9]。

 

　　在當(dāng)今信息技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，信息技術(shù)的載體計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息處理設(shè)備、電子通信設(shè)備及各種電器設(shè)備已在各個(gè)行業(yè)廣泛應(yīng)用，特別是電子元件小型化、高度集成化以及電子儀器儀表輕量化、高速化和數(shù)字化、信息電平小、易受外界電磁干擾而使其動(dòng)作失誤從而帶來(lái)嚴(yán)重后果，因此必須采取各種有效防護(hù)措施，才能保障其不受繁榮和癱瘓；從電磁信號(hào)泄露失密方面而言，無(wú)論軍事部門(mén)秘密或是商業(yè)部門(mén)秘密通過(guò)電磁波的泄露，都會(huì)給相關(guān)單位造成極大的損失，為此必須采取相應(yīng)的屏蔽措施防止電磁信號(hào)泄露和被偵測(cè)，已預(yù)防失密；從預(yù)防電磁被污染來(lái)講，現(xiàn)在對(duì)各種電磁污染危害的防護(hù)已引起環(huán)保部門(mén)和有關(guān)方面的高度重視，屏蔽電磁污染使其限定在一定區(qū)域，已成為環(huán)保防護(hù)最為活躍的研究方面之一。因此，對(duì)混凝土進(jìn)行電磁屏蔽改進(jìn)研究，使建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)本身就具有滿足相應(yīng)指標(biāo)的電磁屏蔽年、性能，將具有極其重要的意義，這是時(shí)代發(fā)展對(duì)混凝土提出的新的要求。

 

　　最近幾年，國(guó)內(nèi)外對(duì)屏蔽混凝土的研究較為活躍，研究范圍主要在屏蔽或遮擋電磁波方面。研究的屏蔽電磁波的頻率范圍大多在10赫茲以下[9]，主要用作防電磁信號(hào)的滲漏和外部的電磁干擾。如日本通過(guò)在混凝土中滲碳纖維研制出預(yù)制板已成功地應(yīng)用在9層大樓的屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。

 

　　國(guó)外方面，日本的Otsuka,Hiroshi;Haga,Akira公開(kāi)的一項(xiàng)磁性混凝土專利[10]，其主要內(nèi)容為一種具有屏蔽電磁波效果的磁性混凝土，混合混凝土和磁性流體或磁性粒子以獲得磁性混凝土，磁性混凝土具有屏蔽電磁波效果。丹麥的BACHE,Hans Henrik;Eriksen,Knud Lund用混有金屬或合金粉末產(chǎn)生磁性混凝土[11]，是可用于加工電磁儀表儀器的磁性很難聽(tīng)。日本的Sato,Hiroshi;Domae,Hiroyuki;Takahashi,Masaharu研究了混凝土墻體對(duì)電磁波的反射和傳遞進(jìn)行控制。

 

　　國(guó)內(nèi)方面，楊海燕、李勁、葉齊政等研究和分析鋼纖為混凝土的稀薄特許以尋找一種新的對(duì)大建筑物和軍事隱蔽建筑的保護(hù)方法[13]。賈治勇指出了國(guó)內(nèi)外研究屏蔽建筑混凝土多是在混凝土中摻碳或碳前衛(wèi)，并指明了屏蔽混凝土具有在軍事上，防護(hù)工事防止核爆炸電磁殺傷、干擾和常規(guī)電磁武器（如電磁炸彈、干擾機(jī)）殺傷、干擾的電磁屏蔽防護(hù)，對(duì)民用電磁污染限定在一定范圍內(nèi)。關(guān)新春、歐進(jìn)萍指出碳纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，與普通混凝土相比，它不僅抗拉強(qiáng)度高、極限抗拉應(yīng)變大，而且還具有溫度和壓力的自感知及電磁屏蔽等特性，使土木工程界新型的功能材料，在大型土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的安全監(jiān)測(cè)儀及電子設(shè)備的電磁屏蔽等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

 

 

3.1 研究趨勢(shì)

　　電磁屏蔽材料的研究設(shè)計(jì)材料科學(xué)、電磁場(chǎng)理論、電磁波吸收材料和吸收體理論、計(jì)算數(shù)學(xué)等，隨著材料設(shè)計(jì)理論和方法的逐漸受到重視，電磁屏蔽材料的研究逐漸成為EMC和材料科學(xué)中的一個(gè)重要分支。從理論上來(lái)講EMC技術(shù)對(duì)電磁屏蔽材料的基本要求有兩點(diǎn)：⑴無(wú)反射（既完全吸收）；⑵屏蔽頻帶盡可能的寬。尋找無(wú)反射電磁屏蔽材料的新的設(shè)計(jì)方法一直是人們尋求的目標(biāo)，但屏蔽材料也同吸收材料一樣存在著對(duì)電磁波的反射問(wèn)題。雖然到目前為止人們已經(jīng)研究了不少的電磁波屏蔽材料，但是還無(wú)法做到無(wú)反射吸收。但在實(shí)際應(yīng)用中，電子與電氣設(shè)備要求的電磁波屏蔽材料大都是低反射呂厄電磁波吸收材料。

目前，電磁波屏蔽混凝土的研究主要集中在研究過(guò)程中把生態(tài)學(xué)、環(huán)境理論和功能材料的先行技術(shù)、以及電磁場(chǎng)理論、電磁波吸收材料和吸收體理論、計(jì)算數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)科引入到電磁屏蔽混凝土的設(shè)計(jì)工作中，針對(duì)電磁屏蔽材料的功能，抓住產(chǎn)生功能的核心——微集料進(jìn)行研究，在研究理論上主要利用組合優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度的力學(xué)、聲學(xué)原理、熱傳導(dǎo)理論及化學(xué)成分最簡(jiǎn)單與能量消耗最低原理等，以及功能性微集料對(duì)溫度、壓力、濕度、電磁波及其它環(huán)境變化因自感贏得機(jī)理與過(guò)程等，從化學(xué)、晶體學(xué)、凝固態(tài)物理、生物生態(tài)學(xué)、功能材料學(xué)等激勵(lì)理論出發(fā)研究它們的基本原理與功能集成后結(jié)構(gòu)復(fù)合、功能復(fù)合與復(fù)合界面的不同特性等。

 

　　在電磁屏蔽混凝土微集料的選取上，以人工合成與天然材料相結(jié)合，盡量使其成分、功能與人居環(huán)境實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)兼容，使用完畢后可重復(fù)利用或重回大自然，提高原材料的利用水平和技術(shù)含量，充分利用天然材料的穩(wěn)定、綠色、可再生的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)電磁屏蔽多功能混凝土。在開(kāi)發(fā)技術(shù)上，充分利用現(xiàn)有礦物材料的

 

　　技術(shù)基礎(chǔ)和功能材料的技術(shù)基礎(chǔ)，研究重點(diǎn)投入在組合屏蔽復(fù)合高技術(shù)轉(zhuǎn)移與集成上，使所生產(chǎn)的電磁屏蔽混凝土符合EMC標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到防止內(nèi)部電磁信號(hào)的泄漏和外部電磁干擾的目的。  

 

　　3.2  應(yīng)用前景

 

　　電磁屏蔽混凝土隨著人們對(duì)電磁污染認(rèn)識(shí)的提高逐漸被應(yīng)用到實(shí)際建筑中，有些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電磁屏蔽混凝土的實(shí)用化，如日本通過(guò)在混凝土中滲入碳纖維研制出預(yù)制板已成功的應(yīng)用在9層大樓的屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，美國(guó)五角大樓在建造過(guò)程中也使用了電磁屏蔽混凝土材料。

 

　　電磁屏蔽多功能混凝土在軍事上可用于防護(hù)工事，防止核爆炸電磁殺傷、干擾和常規(guī)武器（如電磁炸彈、干擾機(jī)）殺傷、干擾的電磁屏蔽防護(hù)。也可用于軍用、民用電磁信號(hào)泄漏失密的電磁屏蔽防護(hù)。民用電磁污染限定在一定范圍的電磁防護(hù)，在現(xiàn)代城市建設(shè)中，高層建筑林立，造成電磁干擾波的多次反射，發(fā)生干擾，在將來(lái)城市高級(jí)商品房的開(kāi)發(fā)上，用屏蔽混凝土薄板內(nèi)裝飾的艱巨電磁污染防護(hù)和市內(nèi)電磁信號(hào)泄密失密防護(hù)功能的商品將具有較好的發(fā)展?jié)摿9]。

 

　　另外，電磁屏蔽多功能混凝土還可用于發(fā)射臺(tái)（電視臺(tái)、電臺(tái)）、基站、微波站、EMC實(shí)驗(yàn)室、高壓線下建筑物等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)有7000多個(gè)縣，每個(gè)縣至少有一個(gè)電視臺(tái)或電臺(tái)，全國(guó)電視臺(tái)和電臺(tái)總數(shù)至少在10000以上。如果開(kāi)發(fā)的電磁屏蔽混凝土應(yīng)用在此方面，也將會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。

更重要的是，盡管我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，綜合國(guó)力空前提高，但與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在著一定的差距，他們憑借其擁有的高科技竊取我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和軍事機(jī)密。這就需要我們用相應(yīng)的措施來(lái)對(duì)關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)和安全利益的各種機(jī)密加以保護(hù)，開(kāi)發(fā)出電磁屏蔽多功能混凝土不僅地人們的身體健康，而且對(duì)軍事經(jīng)濟(jì)等涉及到國(guó)家利益的機(jī)密的保護(hù)都有著重大意義，將會(huì)帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。