CN1172567C - 一种电磁屏蔽复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁屏蔽材料，它含有多孔材料载体和电气石颗粒，所述的电气石颗粒的粒径为0.3-10微米，电气石在屏蔽材料中的含量为5-30%(重量)。这种复合材料可制成辐射家电(如手机、微波炉)的外壳、或作为外壳表层，也可纺织成防辐射布料制成服装，或制成防辐射涂料，因其可与空气中的水发生反应产生负离子，以中和辐射物体发出的阳离子，而减少或减弱对人体有害的电磁辐射。
Description
本发明涉及一种电磁屏蔽复合材料。
电磁辐射是现代文明的产物，随着无线通讯工具、广播电视事业的高速发展，办公电脑自动化的全面推广，家用电器的迅速普及，虽然给人们生活带来了极大的方便与快捷，但也产生了一种新型的环境污染——电磁辐射。
在信息时代的今天，电磁辐射在我们生活中无处不在，除了电视、广播、雷达探测外，航空管理、天文测量、无线电遥控和通讯等领域，以及家电直至核能，无一不在放射着各种能量的电磁辐射。这种看不见、摸不着、嗅不到、使人难以觉察的危害，正在给人类健康带来严重的影响，成为许多疾病的诱因。
本文中涉及的对人体有害的电磁波，主要是指处于人类生活环境中的射频电磁波。射频电磁波包括中波、短波、超短波，其基波频率为10--40兆周，谐波频率为几十至几百兆周，无方向性，几乎可以穿透绝大部分非金属，无法将它限制在摸某个空间，也不易与人群屏蔽隔离。
众所周知，长期暴露于电磁辐射之下对人体有害，它可以使细胞膜和体内蛋白质发生改变，破坏人体的生物结构和神经***，研究报告显示，长时间的电磁辐射对儿童、胎儿的影响最大，可导致儿童癌症发病率超过正常标准的2--3倍，胎儿流产和畸变率大增：同时，大量数据显示，市售手机的电磁辐射量为所规定标准的20倍以上，长期使用会产生精神紊乱、记忆衰退、视力减低等不良后果；由于电脑、电视产生的电磁辐射可诱发癌症、白血病等，于不知不觉中致人死地。高剂量和长时间辐射效果是很明显的，然而，较低剂量的长时间辐射用样会导致疾病、甚至死亡。
目前还没有一种行之有效的方式方法避免电磁辐射的危害。一种较简单的方法是，在人与辐射源之间设立一屏蔽层把人体与辐射隔开，就象铅靶阻挡X-射线、微波炉设一铜网隔绝微波发射一样。另一技术就是应用物理化学原理吸收、中和电磁辐射。电磁辐射作用于人体，是通过正离子束进行的。如果在正离子达到人体之前就被中和、吸收，就可以避免其负面影响。
本发明的目的是提供一种能够屏蔽电磁辐射的复合材料。
电气石由于其本身独特的晶体结构——硅氧四面体角顶都指向同一方向，因此具有电极性，是自然界唯一的具有正负电极的矿物。其自发电极化性，不受外界因素所影响；不同种类的电气石，都具有这一性质。
电气石超细粉体，通过正负电极之间形成的静电场作用，电解空气中的水分子、形成负离子，以中和辐射物体发出的阳离子，而减少或减弱对人体有害的电磁辐射。
电气石具有热电性和压电性，受外界环境影响，如温度变化，也可有电荷产生；当电气石置于外加电场中，会发生本身的温度变化、有应力产生。这极大增强了其电场效应，更有利于电磁屏蔽的效果。
通过电气石微粒与空气中的水分子作用持续产生负离子，中和辐射体所发出的阳离子，以避免电磁辐射对人体的伤害。因为电气石微粒表面存在着以其C轴轴面为两极的静电场，E0＝6.2*106V/m0(T.Nakamuraand T.Kubo，1992)。静电场随着远离中心迅速减弱，但对于直径几微米的电气石微粒而言，在电气石微粒周围粒径数倍范围之内，即十几微米范围内，都存在107-104V/m的高场强。在静电场的作用下，电气石微粒周围的水分子发生电解，形成H+和OH-。静电场吸引经过的阳离子并与OH-反应、予以中和。此外，家电使用时产生的热量或受到的压力，也使电气石的周围环境发生变化，由于电气石的热电性和压电性而产生更强的电场，发出更多的负离子，电磁屏蔽作用得以加强。
本发明提供了一种电磁屏蔽材料，它含有多孔材料载体和电气石颗粒，所述的电气石颗粒的粒径在3-10微米之间。理论上越细越好，小的粒径有大的比表面积，在多孔载体中尽可能的均匀分布、且与空气中的水反应能够最有效。如果粒径过大，则反应效果不明显。电气石在屏蔽材料中的含量可以在5-30％(重量)，优选10-15％(重量)。
本发明的电磁屏蔽材料中所用电气石可以是现有技术中已知的任何一种电气石。例如可以是Fe-电气石，分子式NaFe3Al6[Si6O18](BO3)3(OH，F)，又称黑电气石。从理论上来说，天然的或合成的电气石都可使用。从价格来看，Fe-电气石是最合适的，它在自然界分布广泛，除了少量工业使用外，根本未得到利用。其他的天然电气石，锂电气石NaLi3Al6[Si6O18](BO3)3(OH，F)，也可使用，只是价格贵，成本较高。镁电气石NaMg3Al6[Si6O18](BO3)3(OH，F)、钙镁电气石CaMg3Al6[Si6O18](BO3)3(OH，F)也可使用，效果稍差。
本发明的电磁屏蔽材料中，所述的多孔载体材料可以是任何一种可以承载电气石颗粒的材料。这种材料可以由多孔树脂(如高密度聚乙烯)组成，其中含有均匀分布的电气石超细粉。这种材料可以浇注、压模制成多种外形，如片状、面状，等等，作为一般家电的外壳，置于人体与辐射源之间，起到有效隔绝电磁波的效果。面状的外形是首选的，它具有较大的表面积与空气接触、可以增强屏蔽的效果。例如，电气石与聚乙烯搅拌、混合形成约几毫米的颗粒，在用注塑法固化成型，其中可以加入染料、各种充填剂。载体材料除了上述的聚乙烯之外，也可以使用其他多孔材料，例如多孔陶瓷，纺织布料，只要能有足够大的比表面积，能够容纳电气石且使电气石均匀分布。
产生负离子的基本反应是由于多孔载体与细粒电气石的结合。多孔的载体使电气石微粒有尽可能多的与空气接触的面积，通过电气石周围的电场对周围的水分子的电解作用。电气石产生的静电场，相当于0.06mA的弱电流，产生负离子(OH-)。同时，又与水的发生偶联反应产生H3O2 -，形成持续的负离子流。
空气中的水蒸气是负离子产生的一重要因素，在使用过程中空气中最好有足够的水。
本发明的电磁屏蔽材料可应用于相当广泛的领域，如一切可发出电磁辐射的家电：手机、微波炉、电脑、收音机、电视机、空调、电热毯、冰箱等等以及医疗设备和工业电气设施。本发明的材料也能吸收对人体有害的长波电磁波(0.15--10m)。
电气石不仅可以起电磁屏蔽作用，它电解空气中的水分子所形成的负离子，散布于空气中，可以起到镇静功能、使人心平气和。同时电气石能发出波长为4-14微米的远红外区域的电磁波辐射，可用于影响人体的白血球活动、抑制不饱和脂肪酸的过氧化，改善血液循环，促进人体健康，还可以制成卡片放在口袋里防臭味，防烟味。
实施例：
电磁屏蔽薄膜，以粉红色的电气石(Li电气石)为原料。由此制成的微粉(粒度5微米左右)与低密度聚乙烯按1∶9的比例，均匀混合、固化而成。电气石在聚乙烯中均匀分布，肉眼不可区分颗粒与载体。薄膜附着在能发出电磁辐射的家电上，隔于人体与辐射发生源之间，也可以粘在任何物体表面，起到隔绝辐射的作用。
电磁屏蔽面板，原料为黑色电气石(含Fe的钙镁电气石)。由其制成的超细粉，粒度约0.3微米，与高密度聚乙烯按与上面相同的比例均匀混合、固化而成，面板厚度约2毫米，浅兰色透明，置于电视机屏幕前5毫米处，开机5分钟后，电视机前的电磁强度降至15V/m。使用前后，电磁强度、功率密度均降低40-50％，达到我国法定标准。
电磁屏蔽手机外壳，原料为黑色不透明的Fe-电气石。在正常生产原料中添加粒度约为3微米的Fe-电气石微粉，浇注压模而成。与一般手机的塑料外壳相比，对两种品牌手机(摩托罗拉368和诺基亚8110)进行实验，其功率密度分别降至0.03mW/cm2，0.01mW/cm2，降幅达70-90％，屏蔽效果显著。
参考文献：
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6.Kubo，Permanent electrode carrier using tourmaline，U.S.PatentDocuments 5,601,909，February 11，1997
Claims (5)
1.一种电磁屏蔽材料，它含有多孔材料载体和电气石颗粒，所述的电气石颗粒的粒径为3-10微米，电气石在屏蔽材料中的重量含量为5-30％。
2.按照权利要求1所述的电磁屏蔽材料，其中，电气石在屏蔽材料中的重量含量为10-15％。
3.按照权利要求1所述的电磁屏蔽材料，其中所述的电气石为Fe、Mg、Li、Mn、或Al电气石。
4.按照权利要求3所述的电磁屏蔽材料，其中所述的电气石为Fe-电气石。
5.按照权利要求1所述的电磁屏蔽材料，其中，所述的多孔载体材料是高密度聚乙烯、多孔陶瓷或纺织材料。
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