西安高校研发“透明电磁盾牌” 为智能采矿筑起“防护墙”

  中新网西安2月6日电 (记者 党田野)记者6日从西安科技大学获悉,该校研究团队联合南京航空航天大学等单位,成功研发一种光学透明水基超材料吸收器。这款被称为“透明电磁盾牌”的黑科技,破解了千米深井复杂电磁环境下“防护与监控不可兼得”的行业难题,为智能采矿安全提供了全新解决方案。

图为该吸收器试验现场示意图。西安科技大学供图

  据了解,在千米深煤矿井下,大型采矿机械轰鸣运转,变频器、通风系统等设备运行产生的电磁干扰,易导致瓦斯探测器读数失真、通信中断、仪器失灵,给煤矿安全生产埋下致命隐患。传统金属屏蔽材料虽能阻挡部分干扰,但笨重不透明、易腐蚀,且无法兼顾宽频防护与轻薄特性,难以满足井下复杂场景需求。

  “煤矿井下的电磁环境极其复杂,低频干扰多、设备布局密集,传统材料要么‘防不住’,要么‘看不见’,我们的设计就是要同时解决这两个核心问题。”西安科技大学教授黄晓俊介绍,团队经过两年多的反复试验,最终确定了“ITO薄膜+水基树脂”的复合结构方案,让吸收器具备了“防护+透明”的双重特质。

  该吸收器由四层功能结构组成:顶层是带有特殊图案的高方阻氧化铟锡(ITO)谐振层,中间是十字形空腔的树脂层,注入水后形成吸收区域,底层则是低方阻ITO反射背板,所有功能层都沉积在柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板上,整体厚度仅13毫米。

  在西安科技大学煤炭学科专业综合实验实训中心的模拟矿井巷道中,团队搭建了高功率电磁干扰环境,通过变频器等设备模拟井下复杂电磁场景,测试其对精密电子设备的防护效果。

  实验中,未使用吸收器时,放置在干扰源附近的模拟万用表测量误差高达80%。基于微控制器的数字电子钟则频繁闪烁,时间显示完全失真,这与井下电磁干扰导致的设备故障现象高度一致。当研究人员将吸收器覆盖在设备外部后,模拟万用表测量误差控制在2%以内,完全满足工业级精度要求;数字电子钟的显示屏迅速稳定,时间恢复准确。此外,信号屏蔽测试显示,该吸收器能完全阻断Wi-Fi信号,并显著衰减移动通信信号,进一步验证了其强大的电磁屏蔽能力。

  参与实验的煤矿工程师表示,这款吸收器的实测表现超出预期,其透明特性让工人能实时观察设备运行状态,在煤矿安全生产中具有极高的应用价值。此外,产品耐腐蚀、抗潮湿,适配井下多尘高湿环境,3D打印制造便于批量生产与现场部署。

  “这款吸收器的创新之处,不仅在于解决了煤矿井下的电磁防护难题,更在于为复杂环境下的电磁兼容提供了新范式。”黄晓俊称,该技术还能应用到工业物联网、精密仪器、智能传感器等领域,解决工业生产中的电磁干扰问题,提升设备运行可靠性。随着技术不断成熟和产业化推进,这款“透明电磁盾牌”有望在智慧矿山、高端制造等多个行业发挥作用,让电磁干扰不再成为行业发展的阻碍。(完)

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