建筑用电磁屏蔽材料研究

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1 电磁辐射及电磁屏蔽概述

1.1 电磁辐射

根据辐射源的不同，可将电磁辐射分为天然和人工两类，天然型的电磁辐射基本都是由自然现象引起的，如雷电、火山喷发、地震等等，而人工型电磁辐射则是由人工制造的设备、装置、系统产生的，如广电通讯设备、工业设备、医疗设备、电力系统、交通系统设备、家用电气设备等等。通常情况下，电磁辐射会经由导线、空间等途径进行传播，其会使环境当中的电磁辐射水平升高，不但会对信号传输形成干扰和阻碍，而且还会危及人体健康。

1.2 电磁屏蔽

通常情况下，电磁辐射很难从根源上进行消除，只能通过相应的技术措施减弱辐射源的电磁场效应，电磁屏蔽技术就是借助屏蔽体的发射、吸收、衰减等功能来减弱辐射源的电磁场效应，进而达到降低电磁辐射影响的目的。电磁屏蔽材料就是具备电磁屏蔽功能的材料，这种材料的出现及其在各个领域中的应用，有效解决了电磁辐射问题。本文重点对建筑用电磁屏蔽材料进行研究。

2 建筑工程中常用的电磁屏蔽材料

建筑是人们日常工作、学习和居住的环境，部分人群需要经常置身于建筑当中，同时，建筑内部还有大量的电子设备。为了减轻电磁辐射对建筑中各类电子设备的干扰，以及对人体健康的影响，应当在建筑设计中合理运用电磁屏蔽材料。下面对建筑中常用的电磁屏蔽材料进行分析。

2.1 电磁屏蔽混凝土

混凝土是建筑工程中不可或缺的主要材料，传统的硅酸盐混凝土对电磁辐射的屏蔽效果较差，为了提高混凝土本身的电磁屏蔽性能，国内外的专家学者加大了研究力度，并取得的一定的成果。如美国的专家，在混凝土中掺入了亚微米级的碳纤维，由此使得混凝土具有了较强的电磁屏蔽性能，但通过相关试验后发现，加入碳纤维的混凝土力学性能有所降低，不适用于结构稳定性要求较高的建筑工程;我国的专家对钢筋混凝土的电磁脉冲屏蔽进行了测试，结果表明，细钢筋密网格的钢混结构能够进一步提高电磁脉冲屏蔽性能。

在结合前人的研究成果，并通过不断地改进和完善后，国内的专家研发出了一种电磁屏蔽多功能混凝土，这种混凝土不但能够屏蔽核爆炸引起的电磁辐射，而且还能将民用电磁污染限定在一定的范围之内。此外，在发射站、基站、微波站、高压线下的建筑物中应用这种混凝土，能够对电磁辐射起到较好的屏蔽效果。铁矿石是一种天然的铁氧体吸波材料，这种材料具有极强的吸收电磁波能力，其不但频带较宽，而且储量丰富，将之掺入到混凝土中，既可以提高混凝土的强度，还能达到吸收和屏蔽电磁辐射的效果。

2.2 吸波涂料

涂料被广泛应用于建筑装修装饰工程中，传统的涂料仅能起到美化建筑的作用，而吸波涂料除了具备传统涂料的美化作用之外，还能吸收投射到其表面上的电磁波能量，并通过材料的损耗将电磁波能量转变为热能。电磁屏蔽涂料是由合成树脂、导电填料及溶剂按照一定的比例配制而成，将之涂刷于建筑基础材料表面后，可以形成一层固化膜，其能够产生出导电屏蔽效果，可以有效屏蔽电磁辐射，这种涂料较为突出的优点是成本低廉、简单实用。

美国于上个世纪60 年代研发出了银系导电涂料，这种屏蔽涂料虽然具有较高的稳定性和极佳的屏蔽效果，但是造价过高，普适性不强，仅适应于对电磁辐射屏蔽有特殊要求的场合。自此之后，镍锡涂料出现，它的屏蔽效果与银系涂料基本相同，但价格却低很多，而且镍比银的抗氧化能力强，从而使这种屏蔽涂料成为国外建筑用电磁屏蔽涂料的主流。相关研究结果表明，当镍系涂料的涂层厚度在50 -70、体积电阻率为10Ωcm 时，其屏蔽效果能够达到30 -60dB。但在不断的使用中发现，镍系涂料在低频区的屏蔽效果一般。铜系涂料具有良好的导电性，但其抗氧化性能较差，近年来，随着抗氧化技术的不断完善，推动了铜系涂料的发展，其在建筑等领域中的应用也随之增多。如国外某公司研制开发的铜丙烯酸树脂，在生产过程中对铜进行了抗氧化处理，不仅使该涂料的导电性能获得提升，而且用量相应减少，仅为镍系涂料的50%左右。因铜系涂料的表面电阻率低于镍系涂料，对铜粉进行镀银处理之后，其体积电阻率可以达到10Ωcm，该电阻率非常接近于银系涂料。试验结果表明，经过镀银处理之后的铜系涂料的涂层厚度为30 时，其电磁屏蔽效果与涂层厚度为60 的镍系涂料相同，但从价格上看，前者更低一些。

随着研究的不断深入，一些专家学者开始致力于复合型导电涂料的研发，并取得了一定的成果。这种导电涂料多以玻璃、云母、石墨等为芯材，在其表面包裹一层或是几层具有较强化学稳定性和耐腐蚀性的导电介质，如银、镍、铜等便构成了复合导电涂料。云母因其本身的比重较小、导电型号、颜色可调，成为复合导电涂料的首选芯材。

3 建筑用电磁屏蔽材料的发展趋势

与国外一些发达国家相比，我国在建筑用电磁屏蔽材料方面的研究起步较晚，相关理论、技术、设备等仍处于探索阶段，同时受制备工艺和制造成本等原因的制约，研制成功的建筑用电磁屏蔽材料的种类较少，很多研究尚处于实验室阶段，并未普及。因此，在未来一段时期，国内的专家学者及业内的研究人员，应当致力于制备工艺的改善和成本降低等方面的研究，多研发出一些新型的建筑用电磁屏蔽材料，可将电磁屏蔽技术与纳米材料的结合作为下一阶段的研究重点，借此来推动我国建筑用电磁屏蔽材料的发展。

4 结论

综上所述，由于电磁辐射所具有的危害性，必须采取一种合理可行的方法对其进行治理。各种电磁屏蔽材料的问世，给电磁辐射问题的解决提供了支撑，本文重点对建筑工程中常用的电磁屏蔽材料进行了研究，并对建筑用电磁屏蔽材料的发展趋势进行展望。期望在不久的将来能够研发出更多的电磁屏蔽材料，并将之应用到建筑工程当中。

［1］贾志勇.新时代的发展需要屏蔽混凝土电磁防护混凝土之一—屏蔽混凝土［J］.中国建材科技，2011(5):77 -79.

［2］李旭，康青，周从直.铁晶矿砂水泥基复合材料电磁吸收特性研究［J］.功能材料，2014(5):99 -101.

［3］丁世敬，赵跃智.电磁吸波材料在工程电磁脉冲防护与隐身技术中的应用前景分析［J］.防护工程，2013(6):45 -47.

［4］马玉华，罗朝晖.抗静电和电磁屏蔽材料∕金属复合材料的研究进展［J］.安徽化工，2012(6):141 -143.