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建筑用电磁波吸收材料优化设计与制备

赵小亮  
【摘要】: 随着信息社会的飞速发展和电子机器的广泛使用,城市人居空间电磁辐射密度越来越大。电子产品和技术在给人们带来巨大便利的同时,也同时带来了危害。主要表现在电磁辐射不仅对电子机器产生干扰,使电子机器出现误动,影响机器的正常工作,甚至出现严重事故和危害,也会产生信息泄露,出现严重的信息安全问题。另外,研究表明,长期在电磁辐射条件下工作生活,也会对人们的身心健康造成危害。因此,国际卫生组织已经将电磁辐射列为继水、空气、固体废弃物污染后的第四大污染,电磁辐射防护也已经成为国际上十分关注的热点研究问题。 目前,国外在民用防电磁波辐射材料方面的研究进展很快,国内起步相对较晚,但也已经兴起。主要是采用电磁屏蔽与吸收材料进行防护。与屏蔽手段相比,电磁波吸收直接将电磁波转化为热能而消耗掉,能从根本上消除了电磁辐射污染,更有优势。本文主要进行建筑用电磁波吸收材料方面的研究工作。 本文采用先进的电磁波吸收理论,以目前主要的电磁辐射污染频带为目标,进行多类别先进电磁辐射吸收材料的参数分析、理论设计与模拟,再以常用建筑材料石膏为研究对象,并与粉煤灰、木纤维复合进行系列电磁波吸收材料制备,最终实现建筑用具有环保节能特性的电磁辐射污染吸收材料的研制成功。 具体来说,首先通过电磁波吸收理论对S带介电型电磁波吸收体的电磁参数与吸收的相关性进行了探索。研究表明:在预设吸波材料高反射率的条件下,可以对材料参数进行优化设计,反推得到预期频带下达到预定反射率所需的理想电磁参数区域,进而可以选择材料进行高性能吸收材料的制备。 其次,根据λ/4型电磁波吸收原理,通过材料模型设计和理论模拟分析,成功制备出石膏、石膏/木纤维、石膏/粉煤灰电磁波吸收板材。实验表明:全部材料在S带(2-4GHz),-10dB吸收带宽达到60%以上,最大吸收为-25dB以上。 第三,成功制备了用于无线局域网电磁干扰防护的石膏/木纤维复合吸波体。在S带(2-4 GHz),-10dB吸收带宽达到50%以上,在2.45GHz吸收达到最大。 第四,针对单层电磁波吸收体吸收带宽狭窄的问题,采用双层加膜型吸波体模型设计并制备了宽化型吸波体。实验表明:在S带(2-4 GHz)得到了很好的吸收效果,-15dB以下的带宽几乎达到100%。吸波效果明显优于λ/4模型。进一步,从理论上设计了兼容吸收2.45GHz和5.2GHz的兼容型吸波体。


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