近日，我院黄晓俊教授团队联合南京航空航天大学等单位，在电磁防护领域取得重要突破，成功研发出一种光学透明水基超材料吸收器。该成果被誉为“透明电磁盾牌”，发表于国际顶级期刊《Advanced Science》，为解决煤矿井下复杂电磁环境下的设备干扰问题提供了全新方案，也彰显了我校在超材料领域的创新实力。
煤矿井下环境复杂，大型机械、变频器及通风系统等设备在运行中会产生强烈的电磁干扰，极易导致瓦斯探测器读数失真、通信中断、控制仪器失灵等严重安全隐患。传统金属屏蔽材料虽然有效，但笨重、不透明且易腐蚀，无法满足井下“防护与监控兼得”的迫切需求。
针对这一行业痛点，黄晓俊教授团队经过两年多的潜心攻关，创新性地提出了“ITO薄膜+水基树脂”复合结构方案。该吸收器仅13毫米厚，由顶层高方阻氧化铟锡（ITO）谐振层、中间注入水的十字形空腔树脂层，以及底层低方阻ITO反射背板构成，所有功能层均沉积于柔性PET基板上。这一设计使得该吸收器兼具优异的电磁波吸收性能与高达90%以上的可见光透过率，实现了“透明”与“防护”的完美统一。
“煤矿井下的电磁环境极其复杂，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。”黄晓俊教授介绍道。该吸收器利用“低频靠ITO、高频靠水层”的协同损耗机制，在0.52至40吉赫（GHz）的超宽频率范围内，实现了90%以上的电磁干扰吸收，相对带宽高达194.9%，厚度仅为最大工作波长的五十分之一，成功打破了传统材料在“带宽”与“厚度”之间的权衡困境。
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，该吸收器通过了严苛的实战检验。实验数据显示，在未使用吸收器时，受电磁干扰的模拟万用表测量误差高达80%，数字电子钟显示完全失真。而当覆盖上该吸收器后，设备迅速恢复正常，万用表测量误差被精准控制在2%以内，完全满足工业级精度要求。同时，该吸收器展现出优异的广角适应性和极化不敏感性，能在电磁波多方向反射的井下环境中稳定工作。
“井下设备的稳定性直接关系到矿工生命安全，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，解决了传统屏蔽材料‘防护与监控不可兼得’的痛点。”参与实验的神东煤炭集团大柳塔煤矿工程师评价道。此外，该吸收器采用水基材料与树脂框架，具备耐腐蚀、抗潮湿等特性，适用于井下多尘高湿环境，且通过3D打印制造，便于批量生产和现场部署。
黄晓俊教授表示，该技术不仅为煤矿井下电磁防护提供了有效方案，也为复杂环境下的电磁兼容问题提供了新范式。目前，团队已与神东煤炭集团等企业达成合作意向，计划开展井下实地应用测试。未来，团队将进一步优化材料的耐高温性能和机械强度，开发柔性可穿戴版本，并拓展其在6G通信、新能源设备等前沿领域的应用，为我国高端制造业和安全生产领域提供核心技术支撑。
此项研究的突破，不仅体现了通信学院在电磁兼容与超材料研究领域的深厚积累，也展示了我校科研团队面向国家重大需求、解决实际工程问题的卓越能力。随着技术的不断成熟与产业化推进，这款“透明电磁盾牌”将有望在智慧矿山、高端制造等多个领域发挥重要作用，为行业安全高效运行保驾护航。
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