电磁屏蔽混凝土的发展现状

 

　　混凝土发展历史已有100多年，它已成为世界范围内应用最广、用量最大的建筑材料。混凝土作为当今世界上最主要的建筑材料之一，它具有诸多重要优点，特别是其具有充分的该善性复合性。过去，屏蔽混凝土是指防辐射、放射线混凝原子能防混凝土、重混凝土或核反应堆混凝土。它能有效屏蔽α、β、γ射线和中子的辐射，是原子能反应堆、粒子加速器以及其它含放射源装置常用的成本较低的防护材料[9]。

 

　　在当今信息技术飞速发展的时代，信息技术的载体计算机网络、信息处理设备、电子通信设备及各种电器设备已在各个行业广泛应用，特别是电子元件小型化、高度集成化以及电子仪器仪表轻量化、高速化和数字化、信息电平小、易受外界电磁干扰而使其动作失误从而带来严重后果，因此必须采取各种有效防护措施，才能保障其不受繁荣和瘫痪；从电磁信号泄露失密方面而言，无论军事部门秘密或是商业部门秘密通过电磁波的泄露，都会给相关单位造成极大的损失，为此必须采取相应的屏蔽措施防止电磁信号泄露和被侦测，已预防失密；从预防电磁被污染来讲，现在对各种电磁污染危害的防护已引起环保部门和有关方面的高度重视，屏蔽电磁污染使其限定在一定区域，已成为环保防护最为活跃的研究方面之一。因此，对混凝土进行电磁屏蔽改进研究，使建筑维护结构本身就具有满足相应指标的电磁屏蔽年、性能，将具有极其重要的意义，这是时代发展对混凝土提出的新的要求。

 

　　最近几年，国内外对屏蔽混凝土的研究较为活跃，研究范围主要在屏蔽或遮挡电磁波方面。研究的屏蔽电磁波的频率范围大多在10赫兹以下[9]，主要用作防电磁信号的渗漏和外部的电磁干扰。如日本通过在混凝土中渗碳纤维研制出预制板已成功地应用在9层大楼的屏蔽围护结构上。

 

　　国外方面，日本的Otsuka,Hiroshi;Haga,Akira公开的一项磁性混凝土专利[10]，其主要内容为一种具有屏蔽电磁波效果的磁性混凝土，混合混凝土和磁性流体或磁性粒子以获得磁性混凝土，磁性混凝土具有屏蔽电磁波效果。丹麦的BACHE,Hans Henrik;Eriksen,Knud Lund用混有金属或合金粉末产生磁性混凝土[11]，是可用于加工电磁仪表仪器的磁性很难听。日本的Sato,Hiroshi;Domae,Hiroyuki;Takahashi,Masaharu研究了混凝土墙体对电磁波的反射和传递进行控制。

 

　　国内方面，杨海燕、李劲、叶齐政等研究和分析钢纤为混凝土的稀薄特许以寻找一种新的对大建筑物和军事隐蔽建筑的保护方法[13]。贾治勇指出了国内外研究屏蔽建筑混凝土多是在混凝土中掺碳或碳前卫，并指明了屏蔽混凝土具有在军事上，防护工事防止核爆炸电磁杀伤、干扰和常规电磁武器（如电磁炸弹、干扰机）杀伤、干扰的电磁屏蔽防护，对民用电磁污染限定在一定范围内。关新春、欧进萍指出碳纤维增强水泥基复合材料，与普通混凝土相比，它不仅抗拉强度高、极限抗拉应变大，而且还具有温度和压力的自感知及电磁屏蔽等特性，使土木工程界新型的功能材料，在大型土木工程结构和基础设施的安全监测仪及电子设备的电磁屏蔽等领域具有广泛的应用前景。

 

 

3.1 研究趋势

　　电磁屏蔽材料的研究设计材料科学、电磁场理论、电磁波吸收材料和吸收体理论、计算数学等，随着材料设计理论和方法的逐渐受到重视，电磁屏蔽材料的研究逐渐成为EMC和材料科学中的一个重要分支。从理论上来讲EMC技术对电磁屏蔽材料的基本要求有两点：⑴无反射（既完全吸收）；⑵屏蔽频带尽可能的宽。寻找无反射电磁屏蔽材料的新的设计方法一直是人们寻求的目标，但屏蔽材料也同吸收材料一样存在着对电磁波的反射问题。虽然到目前为止人们已经研究了不少的电磁波屏蔽材料，但是还无法做到无反射吸收。但在实际应用中，电子与电气设备要求的电磁波屏蔽材料大都是低反射吕厄电磁波吸收材料。

目前，电磁波屏蔽混凝土的研究主要集中在研究过程中把生态学、环境理论和功能材料的先行技术、以及电磁场理论、电磁波吸收材料和吸收体理论、计算数学等相关学科引入到电磁屏蔽混凝土的设计工作中，针对电磁屏蔽材料的功能，抓住产生功能的核心——微集料进行研究，在研究理论上主要利用组合优化材料结构高强度的力学、声学原理、热传导理论及化学成分最简单与能量消耗最低原理等，以及功能性微集料对温度、压力、湿度、电磁波及其它环境变化因自感赢得机理与过程等，从化学、晶体学、凝固态物理、生物生态学、功能材料学等激励理论出发研究它们的基本原理与功能集成后结构复合、功能复合与复合界面的不同特性等。

 

　　在电磁屏蔽混凝土微集料的选取上，以人工合成与天然材料相结合，尽量使其成分、功能与人居环境实现协调兼容，使用完毕后可重复利用或重回大自然，提高原材料的利用水平和技术含量，充分利用天然材料的稳定、绿色、可再生的特点开发电磁屏蔽多功能混凝土。在开发技术上，充分利用现有矿物材料的

 

　　技术基础和功能材料的技术基础，研究重点投入在组合屏蔽复合高技术转移与集成上，使所生产的电磁屏蔽混凝土符合EMC标准，达到防止内部电磁信号的泄漏和外部电磁干扰的目的。  

 

　　3.2  应用前景

 

　　电磁屏蔽混凝土随着人们对电磁污染认识的提高逐渐被应用到实际建筑中，有些已经实现了电磁屏蔽混凝土的实用化，如日本通过在混凝土中渗入碳纤维研制出预制板已成功的应用在9层大楼的屏蔽围护结构上，美国五角大楼在建造过程中也使用了电磁屏蔽混凝土材料。

 

　　电磁屏蔽多功能混凝土在军事上可用于防护工事，防止核爆炸电磁杀伤、干扰和常规武器（如电磁炸弹、干扰机）杀伤、干扰的电磁屏蔽防护。也可用于军用、民用电磁信号泄漏失密的电磁屏蔽防护。民用电磁污染限定在一定范围的电磁防护，在现代城市建设中，高层建筑林立，造成电磁干扰波的多次反射，发生干扰，在将来城市高级商品房的开发上，用屏蔽混凝土薄板内装饰的艰巨电磁污染防护和市内电磁信号泄密失密防护功能的商品将具有较好的发展潜力[9]。

 

　　另外，电磁屏蔽多功能混凝土还可用于发射台（电视台、电台）、基站、微波站、EMC实验室、高压线下建筑物等。据统计，全国有7000多个县，每个县至少有一个电视台或电台，全国电视台和电台总数至少在10000以上。如果开发的电磁屏蔽混凝土应用在此方面，也将会带来很大的经济效益。

更重要的是，尽管我国国民经济发展迅速，综合国力空前提高，但与发达国家还存在着一定的差距，他们凭借其拥有的高科技窃取我国的经济和军事机密。这就需要我们用相应的措施来对关系到国家经济和安全利益的各种机密加以保护，开发出电磁屏蔽多功能混凝土不仅地人们的身体健康，而且对军事经济等涉及到国家利益的机密的保护都有着重大意义，将会带来重大的经济和社会效益。