关于智能电磁防护材料及技术的研究
郝向远
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郝向远,. 关于智能电磁防护材料及技术的研究[J]. 材料科学研究,2023.9. DOI:10.12721/ccn.2023.157307.
摘要: 智能电磁防护材料是一种具有响应和调控能力的材料,可以识别电磁辐射或干扰,并根据外界磁场变化自动调整其防护功能,实现对电磁波的阻隔、吸收或反射。智能电磁防护材料的基本特征包括耐久性和稳定性、智能功能集成以及电磁屏蔽性能。自适应智能电磁防护技术、自修复功能的智能电磁防护技术、生物仿生电磁防护材料技术是智能电磁防护材料的主要技术方向。基于此,本文将围绕智能电磁防护材料特征,以及智能电磁防护技术展开探讨,仅供参考。
关键词: 智能;电磁防护材料;特征分析;技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157307
基金资助:

前言:智能电磁防护材料融合了先进技术和设计原理,包括集成感应器、控制单元和调控机制等组成部分,能有效提升材料性能可调控性。此类材料能根据电磁场频率、强度或方向变化来改变其传导、吸收和反射电磁波的能力,保护数据安全,降低设备故障率,并充分利用电磁波能量。因此被广泛应用于电子设备、通信系统、军事防护以及航空航天等领域,且我国依然在持续创新和生产此方面技术和材料,相信定能为电子领域带来更多可能。

一、智能电磁防护材料特征

(一)耐久性和稳定性

耐久性指材料能够经受长期使用、环境变化和外界损伤而始终保持其性能的能力。稳定性则指材料在不同环境条件下可以保持性能的一致性和可靠性。智能电磁防护材料兼具耐久性和稳定性主要体现在:一,电磁性能的保持。智能电磁防护材料在阻挡电磁波传播方面可持续地提供高效屏蔽、吸收和反射能力,不受时间消耗和疲劳效应影响;二,物理性能的稳定。智能电磁防护材料能够在不同温度、湿度和机械应力等条件下保持其结构的完整性和力学性能,包括材料强度、刚度、柔韧性以及形变能力等;三,化学性质的稳定。此来材料即使处于高温、高湿、酸碱等恶劣条件下依然能保持性能持久稳定性,不易受腐蚀、氧化和降解等化学反应影响;四,使用寿命的长久性。实践表明智能电磁防护材料较之传统电磁防护设备使用寿命更长,能够经受长时间的使用和频繁的环境变化而不失效或退化。

(二)智能功能集成

智能电磁防护材料具有自适应性,能通过感应器或其他探测装置感知干扰源,并根据实际需求改变自身电磁特征,规避辐射。智能电磁防护材料通常与控制单元和调控机制集成在一起。控制单元负责接收感应器或其他探测装置的信号,并根据信号信息进行决策和控制。调控机制根据控制单元的指令,调整材料的电磁特性,以实现对电磁波的精确控制。且此类设备具备可编程和可调节性能,通过控制单元和调控机制,可以对材料的工作模式、防护程度、频率响应等进行编程和调节。智能电磁防护材料还能通过数据处理和决策算法,分析感知到的电磁场信息,再根据预设的规则或模型进行决策。部分智能电磁防护材料通过与网络连接或其他无线通信技术集成,可以实现对材料的远程控制、参数调节和性能监测,为材料的实时管理、诊断和维护提供了便利[1]

(三)电磁屏蔽性能

智能电磁防护材料具有优异的屏蔽效果,能够吸收或反射电磁波,还能实现全向或多向的屏蔽效果,并且可以限制电磁能量的穿透,减小电磁辐射对其他设备或系统的干扰。智能电磁防护材料还能在广泛的频率范围内实现电磁屏蔽效果,能够同时应对多个频段的电磁辐射和干扰。此类材料通过调控材料电磁特性能降低电磁波反射能量,将电磁波尽可能地吸收或转化为其他形式的能量,而不是将其反射回原来的方向。

二、智能电磁防护技术研究

(一)自适应智能电磁防护技术

自适应智能电磁防护技术是指通过使用感知和响应机制,使电磁防护系统可以根据环境变化或需求动态调整其防护性能。常见自适应智能电磁防护技术包括:一, 自适应屏蔽技术。通过感知目标设备周围的电磁场并分析其频谱特征,智能电磁防护系统能够自动调整屏蔽材料的性能,以最大程度地阻挡特定频率范围的电磁波;二,自适应吸波技术。根据感知到的电磁辐射特征,智能电磁防护系统可以改变吸波材料的结构或组成,以提高吸波效率和频率响应范围,可根据环境中的电磁辐射变化来实现更好的吸波效果;三,自适应反射技术。智能电磁防护系统能够感知外界电磁场的特征,并通过调节反射材料的电磁特性,实现对电磁波的精确反射。有助于灵活控制电磁波的传播方向和路径,以达到最佳的电磁防护效果。

(二)自修复功能的智能电磁防护技术

自修复功能的智能电磁防护技术是指在电磁辐射或物理损伤导致的材料破坏后,能够通过自动或自主的机制进行修复和恢复原有功能的技术。目前自修复功能的智能电磁防护技术可以分为以下两种类型:一,自动修复技术。该技术通过内部机制或材料的响应来实现自动修复。例如,智能电磁防护材料包含微胶囊或微触发器,当材料受到损伤时,这些微胶囊或微触发器会释放出具有自修复特性的物质,填补或修复破损区域;二,自主修复技术。该技术利用外部刺激或触发条件来启动修复过程。智能电磁防护材料可以通过感知环境中的电磁场变化、温度变化或其他刺激的触发来实现自主修复,一旦材料受到损伤,修复机制会被激活,通过化学反应、热激活或其他途径来恢复材料的电磁防护性能。

(三)生物仿生电磁防护技术

生物仿生电磁防护技术是指通过模仿生物体的结构、形态和功能原理,设计和制造具有优化电磁防护性能的技术,借鉴了自然界中生物体对环境中电磁辐射和干扰的适应机制,以实现更高效、智能的电磁防护。常见技术包括:一,生物表面纹理仿生。通过研究和模仿生物体表面的纹理结构,设计和制造具有特定电磁性能的材料。例如,蝴蝶翅膀上具有微米或纳米级别的结构可以实现对光学或电磁波的调控和阻隔;二,生物色素仿生。模仿生物体的色素或色彩分布,设计和制造能够吸收或反射特定频率电磁波的材料,可以帮助调节电磁波的传播和吸收特性,提供定制化的电磁防护效果;三,生物吸波结构仿生。通过仿生生物体的吸波结构,设计制造能够有效吸收电磁波的材料。

结语:综上所述,随着社会发展,电磁环境日益恶劣,传统电磁防护材料和技术逐渐失去效用。为保护电子设备和电子系统免受电磁辐射和干扰,我国近年来一直在研究智能电磁防护材料和技术,已颇见成效,其中自适应智能电磁防护技术、自修复功能的智能电磁防护技术、生物仿生电磁防护材料技术几方面尤为突出。以我国目前科学技术水平的增长情况来看,相信不久后智能电磁防护材料及技术将得到进一步的完善和应用。

参考文献:

[1]边永亮,王永胜,郭文卿等.关于智能电磁防护材料及技术的研究[J].信息系统工程,2022(04):145-148.

作者简介:郝向远(1990.11—),籍贯:山西平遥,男,本科,助理工程师

,研究方向:电磁防护

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