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电磁屏蔽玻璃研究潜力巨大,它是如何实现屏蔽电磁波的?

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-10-16 16:35:52

玻璃作为我们生活中常见的装饰材料,但说起电磁屏蔽玻璃。相信很多人不知道,甚至没听过。其实它的应用范围主要是用于电脑机房,实验室等一些特定的场景。

电磁屏蔽玻璃也可称作防辐射玻璃、防信息泄露玻璃,主要作用是电磁屏蔽,将产生电磁波、磁场的区域封闭或限制在一定范围,避免电磁波外泄,使其不对其他区域产生电磁辐射、干扰是一种抗电磁干扰的透光型玻璃屏蔽材料。

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电磁屏蔽玻璃分类

电磁屏蔽玻璃设计金属材料、化工原料、光学、电学、玻璃、机械等领域。电磁屏蔽玻璃主要有两种,一种是丝网型,另一种是镀膜型。

丝网型电磁屏蔽玻璃:

以两片高强度玻璃、树脂等为加工原片,加入金属丝网夹层在高温等特殊工艺处理制作而成,对屏蔽辐射、电磁玻有良好效能,使动态色彩图像不失真,高保真、高清晰的特点,丝网型电磁屏蔽玻璃还有防爆玻璃部分特性。丝网通常采用铜、银、不锈钢等,屏蔽效果的好坏同金属丝网的目数、直径等相关。

电磁屏蔽玻璃研究潜力巨大,它是如何实现屏蔽电磁波的?

镀膜型电磁屏蔽玻璃:

是将含有金、银、铜等金属或无机化合物的膜层通过溅射、蒸发等工艺涂镀在玻璃表面,形成一层特殊的金属导电膜,简单来说就是利用含铅玻璃中铅离子的导线性能,进而形成电磁屏蔽,可减弱或阻挡电磁波通过,实现防辐射、抗电磁干扰的作用。通常运用在频段较高的电磁波干扰场合,比如医院的X光检测室、保护重要资料的保密计算机等。

复合型电磁屏蔽玻璃:

是指将上述两种玻璃复合加工而成的特种玻璃,既有屏蔽膜层,又有屏蔽金属丝网,屏蔽效能高于以上两种。在40频段大约可作用50-70分贝。

电磁屏蔽玻璃的性能判定:

透光率、屏蔽效能(可屏蔽的能量百分比)。透光率越高,采光度越高,玻璃观察视线越好;屏蔽效能越高,可达到更好的电磁屏蔽、防干扰效果。

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电磁屏蔽玻璃为什么能够屏蔽电磁波?

我们先了解什么是电磁波。

电磁屏蔽玻璃研究潜力巨大,它是如何实现屏蔽电磁波的?

电磁波的产生是由于电荷的运动产生的变化电场和磁场相互作用而形成的。它具有传播距离远、穿透力强、频率范围广等特点,电磁波可以通过电磁感应、辐射等方式产生。在电磁波中,电场和磁场是相互垂直的,且它们的振幅和相位都在不断地变化。

根据电磁波的频率范围,可以将电磁波分为不同的类型,如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。不同类型的电磁波具有不同的特性和应用,如无线电波可用于通信、微波可用于加热和烘干、可见光可用于照明等。

同时,电磁波也会对人体和环境产生一定的影响,如高频电磁波对人体产生的热效应和低频电磁波对人体产生的生物效应等。因此,为了保护人体健康和电子设备的正常运行,需要采取一定的措施屏蔽电磁波的干扰。

电磁屏蔽玻璃能够屏蔽电磁波的原理是利用了金属氧化物的吸收能力。金属氧化物的电子结构具有能带作用,能够吸收电磁波的能量。当电磁波通过电磁屏蔽玻璃时,会被金属氧化物吸收,从而减弱电磁波的能量和强度。这样,电磁屏蔽玻璃就能够起到屏蔽电磁波的作用。

电磁屏蔽玻璃研究潜力巨大,它是如何实现屏蔽电磁波的?

镀膜型电磁屏蔽玻璃

电磁屏蔽玻璃的屏蔽效果与金属氧化物的种类、含量、分布方式等因素有关。一般来说,金属氧化物的含量越高,分布越均匀,屏蔽效果就越好。此外,电磁屏蔽玻璃的厚度、玻璃的折射率等因素也会影响屏蔽效果。

电磁屏蔽玻璃的应用非常广。它可以用于电子设备、建筑物、汽车等领域,如手机屏幕、电子设备外壳、建筑物外墙、汽车前挡风玻璃等。这些应用都需要保护人体健康和电子设备的正常运行,电磁屏蔽玻璃的屏蔽效果能够有效地减少电磁波的干扰,保护人体健康和电子设备的正常运行。

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电磁屏蔽玻璃具有潜力的研究方向

电磁屏蔽玻璃在航空航天、国防军事、医疗防护、精密仪器等多个领域都有重要应用,研发性能指标更高、能够工业化大规模生产和商业化应用的电磁屏蔽玻璃成为科研工作者关注的重点问题。研究者对电磁屏蔽玻璃的导电屏蔽膜层组成、屏蔽结构设计、制备工艺、网栅后处理工艺等多方面开展了研究。从光学透明度与电磁屏蔽性能这两个关键性能参数来看,电磁屏蔽玻璃的可见光相对透过率绝大多数在70%~95%,电磁屏蔽效能大多在15~40 dB,屏蔽波段也主要分布于电磁波的L(1~2 GHz)、C(4~8 GHz)、X(8~12 GHz )和Ku( 12~18 GHz)波段。基于此,电磁屏蔽玻璃具有潜力的研究方向包括:

(1)提升可见光波段的透过率,拓宽光透过波段,提高图像质量,适应高精度光学成像系统的要求以及中红外波段成像或信息传输的需求;

(2)提升电磁屏蔽效能至60 dB及更高水平,拓宽电磁屏蔽波段向下至P(230 MHz~1 GHz)波段、向上至K(18~27 GHz)和Ka(27~40 GHz)波段,满足光电对抗、航空航天等极端电磁环境下应用需求,实现能够覆盖甚高频(VHF)到超高频(SHF)的宽频电磁屏蔽;

(3)突破光学透明度和电磁屏蔽效能的相互制约,通过衬底材料创新(如高电导率玻璃、高介电损耗微晶玻璃等)来使光学透明度和电磁屏蔽效能同时大幅提升;

(4)研究曲面等复杂形状的高性能电磁屏蔽玻璃的可靠与批量制备工艺,满足更多军用背景的电磁屏蔽与隐身兼容的应用需求;

(5)提升电磁屏蔽玻璃的抗冲击、耐腐蚀、耐极端温度等性能,应对各种复杂工作环境。

总之,继续提升电磁屏蔽玻璃的性能将大大依赖于衬底材料革新、透明导电薄膜、金属网栅、超材料与复合材料结构设计与制备等方面的交叉创新与突破发展。