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科研与成果

建筑材料吸波性能调控及功能复合化制备

发布时间:2020-06-12  浏览次数:382

       吸波功能建筑材料可有效解决建筑环境电磁辐射污染和满足军民融合国防安全的需求。低成本、高效吸波与建筑保温外饰的结合,可解决环境安全和国防安全的重要重大需求问题,也是建筑材料领域发展的重要方向。但现有建筑材料吸波功能化主要依靠吸收剂与建材基体的配合来实现,对于性能与频段可调控型建筑材料的吸波性能及功能复合化研究不足,材料应用频段难调控,低频段吸波效能低,成本高且功能集成性差。

       绿色建筑材料国家重点实验室(以下简称“实验室”)环境功能材料研究团队在“十三五”国家重点研发计划课题“蓄能及电磁防护装饰装修材料开发与应用研究”的支持下,开展建筑材料低频吸波效能提升及功能复合化研究,取得了以下重要创新成果:

       1)发明了基于电磁改性增强网格的建筑材料吸波功能化设计方法,探明了增强网格体电磁特性、几何尺寸等对建筑材料吸波性能的调控规律与机理,实现建筑材料低频吸波效能与力学强度的协同增强。基于此,发明了多结构体系协同作用的吸波保温功能复合化墙体结构材料低成本设计技术,实现对1-5GHz电磁波的高强度吸收及高效保温性能,揭示了多类型结构复合体系改善低频段电磁波吸收效能的协同作用机制,突破了建筑材料1GHz吸波效能提升的技术瓶颈。

       2)创建了高精度三维超结构建筑材料成型制备技术,制备出具有宽频吸波特性的吸波建材,发现了三维周期阵列对建筑材料吸波效能及适用频段的调控规律,实现建筑材料在2-40GHz宽频段范围内吸波性能的可控调节,为吸波建材宽频化发展奠定了基础。在此基础上,开发了基于宏观、微观结构协同作用的超高吸波效能水泥基材料设计与制备技术,通过微观结构调控提升建筑材料保温隔热性能,发现了宏观阻抗渐变结构协同微观结构调控对材料阻抗匹配的优化作用机制,实现水泥基材料的超高吸波效能(2-18GHz电磁波吸收率大于90%,8-18GHz电磁波吸收率大于99.9%)和功能复合化。

       基于上述成果已在Compos. Struct.、Mater. Res. Express、Electro. Mater. Letter、硅酸盐学报等国内外期刊发表学术论文10篇,申请发明专利6项,已授权1项,授权实用新型专利2项。