西安高校造出“透明電磁盾牌”

西安科技大學研究團隊聯合南京航空航天大學等單位，成功研發一種光學透明水基超材料吸收器。這款被稱為“透明電磁盾牌”的黑科技，破解了千米深井復雜電磁環境下“防護與監控不可兼得”的行業難題，為智能采礦安全提供了全新解決方案。。

在千米深煤礦井下，大型采礦機械轟鳴運轉，變頻器、通風系統等設備運行產生的電磁干擾，易導致瓦斯探測器讀數失真、通信中斷、儀器失靈，給煤礦安全生產埋下致命隱患。傳統金屬屏蔽材料雖能阻擋部分干擾，但笨重不透明、易腐蝕，且無法兼顧寬頻防護與輕薄特性，難以滿足井下復雜場景需求。

“煤礦井下的電磁環境極其復雜，低頻干擾多、設備布局密集，傳統材料要么‘防不住’，要么‘看不見’，我們的設計就是要同時解決這兩個核心問題。”西安科技大學教授黃曉俊介紹，團隊經過兩年多的反復試驗，最終確定了“ITO薄膜+水基樹脂”的復合結構方案，讓吸收器具備了“防護+透明”的雙重特質。吸收器試驗現場示意圖。西安科技大學供圖據悉，該吸收器由四層功能結構組成：頂層是帶有特殊圖案的高方阻氧化銦錫(ITO)諧振層，中間是十字形空腔的樹脂層，注入水后形成吸收區域，底層則是低方阻ITO反射背板，所有功能層都沉積在柔性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基板上，整體厚度僅13毫米。

西安科技大學黃曉俊教授團隊聯合南京航空航天大學等單位，在國際頂級期刊《Advanced Science》發表最新研究成果，研發出一種光學透明水基超材料吸收器。這款被稱為“透明電磁盾牌”的黑科技，實現了0.52-40GHz超寬頻率范圍內90%以上的電磁干擾吸收，相對帶寬高達194.9%，厚度卻僅為最大工作波長的1/50，完美兼顧防護性能與視覺監控需求，為智能采礦安全提供了全新解決方案。

在西安科技大學煤炭學科專業綜合實驗實訓中心的模擬礦井巷道中，團隊搭建了高功率電磁干擾環境，通過變頻器等設備模擬井下復雜電磁場景，測試其對精密電子設備的防護效果。

實驗中，未使用吸收器時，放置在干擾源附近的模擬萬用表測量誤差高達80%。基于微控制器的數字電子鐘則頻繁閃爍，時間顯示完全失真，這與井下電磁干擾導致的設備故障現象高度一致。當研究人員將吸收器覆蓋在設備外部后，模擬萬用表測量誤差控制在2%以內，完全滿足工業級精度要求；數字電子鐘的顯示屏迅速穩定，時間恢復準確。此外，信號屏蔽測試顯示，該吸收器能完全阻斷Wi-Fi信號，并顯著衰減移動通信信號，進一步驗證了其強大的電磁屏蔽能力。

參與實驗的煤礦工程師表示，這款吸收器的實測表現超出預期，其透明特性讓工人能實時觀察設備運行狀態，在煤礦安全生產中具有極高的應用價值。此外，產品耐腐蝕、抗潮濕，適配井下多塵高濕環境，3D打印制造便于批量生產與現場部署。

“這款吸收器的創新之處，不僅在于解決了煤礦井下的電磁防護難題，更在于為復雜環境下的電磁兼容提供了新范式。”黃曉俊稱，該技術還能應用到工業物聯網、精密儀器、智能傳感器等領域，解決工業生產中的電磁干擾問題，提升設備運行可靠性。隨著技術不斷成熟和產業化推進，這款“透明電磁盾牌”有望在智慧礦山、高端制造等多個行業發揮作用，讓電磁干擾不再成為行業發展的阻礙。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202518619