环境功能材料9电磁辐射污染控制材料

电磁辐射污染控制材料生活中的电磁辐射污染2019/9/143拥有现代化生活方式的我们所接受到的电磁波是我们祖辈的1.5亿倍！1电磁辐射污染的基础知识•电磁波：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，变化的电磁场以波动形式在空间传播。就形成了电磁波。电磁波谱非电离辐射电离辐射人类的电磁辐射危害的认知过程•50年代：军用雷达•60年代：广播和电视台•70年代：微波炉•80年代：超高压电,民用雷达•90年代：无线通信，手机、计算机互联网电磁照射控制标准•60年代开始,世界各地的科学家推荐了不同的最大可允许暴露值,以保障人身安全。不同国家暴露值相差有千倍之多,因而引起了混乱和争辩。•从1996年以来,世界卫生组织就开始了一个国际电磁场项目,其使命之一就是要达到全世界电磁照射标准的统一。2019/9/148电离辐射：紫外线：无线电波,微波：电磁辐射对健康的危害低水平电磁照射的研究状况•过去30年来,在非电离辐射的生物效应领域发表的文章约有25000篇之多。•通过最近对科学文献的深入研究,世界卫生组织得出结论:现有证据不能证实低水平电磁场照射会对健康造成任何影响。”•但是，科学家们普遍认为在这一领域的科学知识有必要进行更深入的研究。（也就是说，电磁照射也许对人体有尚未被发现的潜在风险）关于电磁照射的谣言媒体报道≠科学事实电磁辐射应重点保护的对象敏感人群敏感器官2019/9/1412相关物理量：1.电磁波的照射强度（磁感应强度Gs），常用的环境中电磁波的安全标准二毫高斯。2.电器工作频率Hz。2生活中值得关注的电磁照射电磁炉2019/9/1414测定项目生产商名称（略称）松下象印达士高日立三菱三洋松下专用锅正面的值(mGs)1531221431361537548周边最大值（mGs）411277368300400158129控制16mGs辐射量以下必须保持的距离（cm）30303030302716控制在1mGs辐射量以下必须保持的距离（cm）12011011011011011078微波电磁炉周围电磁波辐射测定数据2019/9/1415微波炉工作频率：24.5亿Hz（最好的加热水分子能力）强度：正前方距离65cm的地方，可以测出平均10mGs的电磁波辐射，在距离2m以外的地方，还能测到1mGs2019/9/1416电热毛毯工作频率：50Hz强度：可达100mGs以上！特点：1照射时间长2距离近2019/9/1417电吹风强度：15cm大约50mGs2019/9/1418强度：画面30cm处50mGs，在观看20型电视机屏幕时至少应该保持1.5米的距离：1.保护眼睛2.远离电磁辐射CRT电视机2019/9/1419从电磁波发生源开始一个波长之内被称作“近区场”，近区场内电磁场较强。当人们把手机贴在耳朵上使用时，头部正好处在“边近界”区域内。不宜使用手机的人群•孕妇及乳母•未成年的小儿•60岁以上的老人手机2019/9/1420卧室、床头尽量勿放电器3如何有效控制生活中的电磁辐射污染别让电器扎堆•避免电器摆放过于集中，尤其是电视、电脑、电冰箱，以免使自己暴露在超剂量辐射的危险中。2019/9/1422注意与大功率电器保持距离。与电视机的距离大于1.5米以上，与微波炉的距离应为2.5～3米。保持距离2019/9/1423个体防护。孕妇、儿童、体弱多病者、对电磁波辐射过敏者、长期处于电磁波污染超标环境者，应选择使用适合自己的防护用品。选用防护用具2019/9/14243.电磁波在不同介质中的衰减均匀介质（如空气）中，无能量损耗，电磁波的波形不随距离改变。电场和磁场在时间上同相，在空间上互相垂直，均作正弦函数的周期性变化，而且也都与传播方向垂直（图4-1）。电磁波在无损介质中的衰减图4-1电磁波在无损耗介质中的传播3.电磁波在不同介质中的衰减金属等传导介质中，自由电子在电磁场的作用下定向运动形成电流，引起电磁波能量的损耗、衰减。波形为衰减正弦波（图4-2）。电磁波在有损介质中的衰减图4-2电磁波在有损耗介质中的衰减3.电磁波在不同介质中的衰减电磁波在良导体中衰减得很快，只能透入薄层趋肤厚度δ（穿透深度)：电磁波能够穿入金属的深度。电磁波在有损介质中的衰减f11（4-11）式中：σ——介质的电导率，m/s;μ——介质的磁导率,H/m。频率越低，进入良导体的厚度即穿透深度越大。δδ4.电磁波的反射和透射电磁波传播至分界面时，发生反射和透射图4-3电磁波的反射和透射反射系数传输系数(又称透射系数)4.电磁波的反射和透射当平面波在理想导电平面上垂直入射时1212R1222T（4-12）（4-13）复合场强定义：两个或两个以上频率的电磁波复合在一起的场强。计算式式中：E——复合场强，V/m；E1，E2，…，En——各频率对应的电磁场强。四、电磁辐射的量度单位●22221nEEEE主要的人工电磁污染源•脉冲放电大电流电路起电或切断产生的火花放电，电流强度瞬间变化很大，产生很强的电磁干扰。•工频场源大功率电机、变压器及输电线等附近的电磁场•射频场源广播、电视、微波通信等。频率范围：0.1~3000MHz。目前射频场源为电磁污染的主要源。对人体健康危害的影响因素三、电磁辐射污染的危害周围环境受体差异辐射源频率（波长）电磁场强度波形照射时间与辐射源距离累计频次1.屏蔽的分类屏蔽分类（1）按照屏蔽的方法（2）按照屏蔽的内容主动场屏蔽被动场屏蔽电磁屏蔽静电屏蔽磁屏蔽静电屏蔽对静电场以及变化很慢的交变电场的屏蔽。1.静电感应现象。由于导体内电荷的重新分布，这些电荷在与外电场相反的方向形成另一电场。2.内电场、外电场方向相反，相互抵消，所以内部合电场为零。高压带电作业工人的作业服利用此原理研制。法拉第笼•美国魔术师大卫布莱恩挑战百万伏特电击磁屏蔽对静磁场或变化很慢的磁场的屏蔽。原理与静电屏蔽类似，要求材料是较高磁导率的磁性材料。高频电磁波屏蔽•依靠屏蔽体的反射和吸收起作用，•实现电磁场的屏蔽。–在屏蔽体表面部分电磁波被反射回空–气介质中；–部分穿透屏蔽体的电磁波因电损耗、–磁损耗及介质损耗而被吸收。屏蔽室结构设计一般要求（1）屏蔽材料的选择必须选用导电性和透磁性高的材料；铜、铝、铁均具有较好的屏蔽效能；超短波和微波频段，一般采用屏蔽材料与吸收材料制成复合材料。将场源屏蔽体或屏蔽体部件内感应电流加以迅速引流以形成等电势分布，避免屏蔽体产生二次辐射。是实践中常用的一种方法。射频接地（二）接地技术1.接地抑制电磁辐射的机理2.接地系统的设计与实施图4-5接地系统结构组成射频设备接地线接地极四、电磁辐射控制应用实例●（一）高频感应加热设备的屏蔽防护（一）高频感应加热设备的屏蔽防护屏蔽防护措施局部屏蔽整体屏蔽远程操作对高频设备主要辐射部件，如高频馈线、感应线圈等用铝板或铜网等屏蔽起来，并对屏蔽罩采取良好接地。把整个高频设备或若干台高频设备放在一个金属网屏蔽室内，对屏蔽室采取良好接地。人员一般不进入屏蔽室，控制台放在屏蔽室外。利用电磁波随距离加大而衰减的特性，把控制台放在远离设备的低场强区域，通过远程控制进行操作。GP-100-C3型高频感应加热设备（图4-11）淬火变压器屏蔽罩馈线屏蔽罩感应器屏蔽板窥视窗及散热窗屏蔽网屏蔽装置接地线图4-11屏蔽罩装置示意图（1～14指代内容见主教材p173图4-11）表4-24GP-100-C3型高频感应加热设备的屏蔽性能与效率测试部位距离测试高度屏蔽前屏蔽后屏蔽效率E/（V·m-1）H/（A·m-1）E/（V·m-1）H/（A·m-1）E/%H/%淬火变压器30m处头部750.51未测出98.6100胸部1000.51未测出99100下腹部500.51未测出98100工人操作位头部400.51未测出97.5100胸部500.51未测出99100下腹部750.50.5未测出99100振荡器柜20㎝处头部9未测出1未测出67胸部10未测出1未测出70下腹部8未测出1未测出75淬火变压器10㎝处上部1500未测1未测出99.6铡部750未测1未测出99.5防辐射服纤维屏蔽的原理•防辐射服是利用服装内金属纤维构成的环路产生感应电流，由感应电流产生反向电磁场进行屏蔽。金属良导体可以反射电磁波，即当金属网孔径小于电磁波波长（波长=光速/频率）1/4时，则电磁波不能透过金属网。•第一代防辐射服产品采用喷涂工艺，即将金属漆喷涂在纺织布料上，形成片状屏蔽层，优点是屏蔽效果好，可达60DB以上，这种防辐射服缺点是不透气，不能弯曲，较笨重，如同一块薄铁皮一样，只能当里子使用，这样的这种防辐射服使用时间过长，容易造成皮肤过敏等副作用。•dB=10lg(A/B)•第二代防辐射服采用镀膜涂层工艺，使金属颗粒附着在纺织原料的经纬交叉点之间，形成点状屏蔽层，这种防辐射服屏蔽值可达50DB以上，具有一定的透气性，但这种防辐射服金属颗粒易剥落，不能洗涤防辐射服和揉搓，使用时间久了屏蔽值会下降，这种防辐射服也不适合直接与人体接触。•第三代防辐射服采用金属纤维与纯棉纤维混纺工艺，也就是把金属抽成细丝，在面料内部形成网状结构，这种防辐射服的优点是透气性好、可洗涤，屏蔽效果不会降低，这种防辐射服屏蔽值在30DB以上，但金属纤维防辐射服由于是金属丝织成，纤维中不可避免的会有细小的毛刺，贴身穿着的话，会引起不适，部分人群甚至会引发湿疹、瘙痒等症状，另外，纺线中的金属丝会因洗涤护理不当，容易折断，影响使用效果。•第四代防辐射服产品是银纤维离子织物，这种防辐射服采用吸收转化原理，将有害电磁波进行吸收并转化为热能散发掉，避免了二次污染，是国际上最先进的电磁屏蔽技术，同时由于织物中富含大量金属阳离子，可起到杀菌除臭的作用，有助人体表皮微循环，这种防辐射服还具有防静电、防X射线及紫外线等功能。而且这种防辐射服面料柔软舒适，耐洗耐磨，是最适合民用的防护材料。•第五代防辐射服是深海沉淀技术的应用，深海沉淀科技是欧洲军工和机械大量应用的技术，将金属块通过特殊装置置入大海深处浸泡，在适合的深海海水流速，超低温度和强静压力，和多汰化合物使金属块内部产生物理变化，使金属韧性、抗压强度和抗氧化性方面大大提升，以此金属制作出的机械和军工产品已风靡全球，固欧洲进口机械耐用性很强，此技术应用于防辐射服领域。经测试，经现代工艺生产后，有效屏蔽辐射可以达到60DB，是最好的防护技术。•第六代防辐射服是桑蚕丝与银纤维混纺工艺，将素有“纤维皇后”美誉的桑蚕丝与银纤维完美混纺，桑蚕丝银纤维防辐射服手感较普通防辐射服更柔软轻盈。•第七代防辐射服是经过纳米银离子真空高能束流电镀技术加工后的银纤维与纯棉纤维混纺工艺。这种防辐射面料无论从导电性能，防辐射效果，还是抗氧化性都获得质的飞跃，也致使其每平米含银量比其他表面镀银面料高出许多，面料柔软舒适，透气性好、可洗涤，绿色环保，对人体无任何副作用，是防辐射效果最为理想的面料。•第八代防辐射服是彩银纤维混纺工艺，是采用电解的方法。将彩银渡到织物纤维的表面，使纤维象用银丝的织物。这种防辐射服具较高的防辐射能力。区别与其他产品的不能贴身穿，不能洗涤的特性，其特殊的加工工艺，经测试，抗氧化程度和耐洗涤远远高于银纤维织物，有效屏蔽辐射可以达到70DB。End