建筑用電磁屏蔽材料研究

■趙 橋 ■西藏職業技術學院，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象引起的，如雷電、火山噴發、地震等等，而人工型電磁輻射則是由人工制造的設備、裝置、系統產生的，如廣電通訊設備、工業設備、醫療設備、電力系統、交通系統設備、家用電氣設備等等。通常情況下，電磁輻射會經由導線、空間等途徑進行傳播，其會使環境當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，只能通過相應的技術措施減弱輻射源的電磁場效應，電磁屏蔽技術就是借助屏蔽體的發射、吸收、衰減等功能來減弱輻射源的電磁場效應，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，這種材料的出現及其在各個領域中的應用，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

建筑是人們日常工作、學習和居住的環境，部分人群需要經常置身于建筑當中，同時，建筑內部還有大量的電子設備。為了減輕電磁輻射對建筑中各類電子設備的干擾，以及對人體健康的影響，應當在建筑設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，國內外的專家學者加大了研究力度，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，但通過相關試驗后發現，加入碳纖維的混凝土力學性能有所降低，不適用于結構穩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，結果表明，細鋼筋密網格的鋼混結構能夠進一步提高電磁脈沖屏蔽性能。

在結合前人的研究成果，并通過不斷地改進和完善后，國內的專家研發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。此外，在發射站、基站、微波站、高壓線下的建筑物中應用這種混凝土，能夠對電磁輻射起到較好的屏蔽效果。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

涂料被廣泛應用于建筑裝修裝飾工程中，傳統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變為熱能。電磁屏蔽涂料是由合成樹脂、導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材料表面后，可以形成一層固化膜，其能夠產生出導電屏蔽效果，可以有效屏蔽電磁輻射，這種涂料較為突出的優點是成本低廉、簡單實用。

美國于上個世紀60 年代研發出了銀系導電涂料，這種屏蔽涂料雖然具有較高的穩定性和極佳的屏蔽效果，但是造價過高，普適性不強，僅適應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，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。相關研究結果表明，當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現，鎳系涂料在低頻區的屏蔽效果一般。銅系涂料具有良好的導電性，但其抗氧化性能較差，近年來，隨著抗氧化技術的不斷完善，推動了銅系涂料的發展，其在建筑等領域中的應用也隨之增多。如國外某公司研制開發的銅丙烯酸樹脂，在生產過程中對銅進行了抗氧化處理，不僅使該涂料的導電性能獲得提升，而且用量相應減少，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。試驗結果表明，經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，一些專家學者開始致力于復合型導電涂料的研發，并取得了一定的成果。這種導電涂料多以玻璃、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穩定性和耐腐蝕性的導電介質，如銀、鎳、銅等便構成了復合導電涂料。云母因其本身的比重較小、導電型號、顏色可調，成為復合導電涂料的首選芯材。

3 建筑用電磁屏蔽材料的發展趨勢

與國外一些發達國家相比，我國在建筑用電磁屏蔽材料方面的研究起步較晚，相關理論、技術、設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，國內的專家學者及業內的研究人員，應當致力于制備工藝的改善和成本降低等方面的研究，多研發出一些新型的建筑用電磁屏蔽材料，可將電磁屏蔽技術與納米材料的結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展。

4 結論

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展趨勢進行展望。期望在不久的將來能夠研發出更多的電磁屏蔽材料，并將之應用到建筑工程當中。

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