西安高校造出“透明电磁盾牌”

西安科技大学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。。

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。吸收器试验现场示意图。西安科技大学供图据悉，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。

西安科技大学黄晓俊教授团队联合南京航空航天大学等单位，在国际顶级期刊《Advanced Science》发表最新研究成果，研发出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，实现了0.52-40GHz超宽频率范围内90%以上的电磁干扰吸收，相对带宽高达194.9%，厚度却仅为最大工作波长的1/50，完美兼顾防护性能与视觉监控需求，为智能采矿安全提供了全新解决方案。

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。

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202518619