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在科技日新月異的今天，電磁輻射已成為現代城市生活中不可忽視的健康隱患。隨著電子設備的普及與信息技術的飛速發展，我國城市電磁輻射量急劇增加，如何有效防控這一“無形威脅”，成為科研工作者亟待解決的重大課題。近日，由中國建筑材料科學研究總院有限公司（以下簡稱“中國建材總院”）完成的“建筑物高效、寬頻電磁波防護多功能材料設計與制備技術及典型應用”項目榮獲2023年度建筑材料科學技術獎技術發明類一等獎，這標志著我國在電磁防護建材領域取得了突破性進展。為此，《中國建材》雜志記者采訪了該項目的主要負責人，中國建材總院教授級高工、綠色建筑材料國家重點實驗室學術帶頭人冀志江，請他講述這一創新成果背后的故事。
據資料顯示，電磁輻射的增長，在我國城市中尤為顯著。以杭州為例，從1991年至2006年的監測數據顯示，該地區的平均輻射強度增長了17.5倍，年均增長率高達12.1%，這無疑給公眾健康埋下了隱患。同時，重要防護工程對電磁防護材料的需求日益迫切。在此背景下，研發高效、寬頻、多功能的電磁防護建筑材料，成為控制電磁輻射污染、守護人民健康與國家安全的重要舉措之一。對此，冀志江表示，當前電磁防護特種建筑材料正朝著高防護效能、寬應用頻段和多功能集成的方向邁進。在國家科技支撐計劃和重點研發計劃等強力支持下，環境功能材料團隊面向多頻段電磁輻射污染控制與國防工程多波段兼容偽裝防護的應用需求，在國家科技支撐計劃和重點研發計劃等多項重大項目支持下，歷經十多年科技攻關，突破了高效寬頻電磁防護多功能材料設計、制備與應用關鍵技術，建立了全面自主的建筑物電磁防護材料技術體系，研發了系列化產品，并實現了產業化應用。“這個過程并非一帆風順，曾遇到過很多挑戰，但最終通過努力攻克了難關。”據冀志江回憶，項目初期面臨了電磁防護建材阻抗匹配與電磁損耗無法兼顧，亟需新的設計理論方法突破；材料功能集成性差、應用技術不成體系，無法支撐工程建設；建筑材料電磁防護性能評價技術缺乏，影響科學評價與應用等難題。總之，如何實現建筑材料的高效能、寬頻段電磁防護，以及如何將多種功能集成于單一材料中，滿足工程應用，都是亟待解決的技術瓶頸。
為了攻克這些難題，團隊經過多年不懈努力，創新性地提出了電磁防護建筑材料阻抗匹配與電磁損耗協同優化設計理論，采用材料組成結構多尺度、多機理電磁損耗設計方法，實現了電磁防護性能的大幅提升。其中，研發的超構、高效、寬頻吸波功能水泥基材料，不僅突破了傳統材料應用頻帶窄的局限，還成功實現了吸波與保溫、吸波與屏蔽功能一體化的多功能集成，實現了多種功能的協同調控，大大降低了材料成本，提升了電磁防護功能性，工程應用中實現了便捷、高效施工。談及這些新材料和技術的實際應用成效，冀志江如數家珍。項目的成功實施，突破了我國電磁防護功能建材的設計理論、填補了相關新材料技術空白，甚至超越了本領域的國際同行發展水平，尤其在解決國家一些重要工程的特殊需求方面。例如，發明的多品類裝飾性吸波功能建筑新材料、高效寬頻吸波功能水泥基材料以及吸波保溫功能一體化新材料，已廣泛應用于各類防護工程建設中。近三年來，項目主要完成單位和主要應用單位累計應用面積近10萬平方米，創造產值近2億元。這些材料在有效控制建筑空間電磁輻射污染、保障重要工程電磁安全方面發揮了不可替代的作用。
除了經濟效益外，這些新材料和技術還取得了巨大的社會效益和環境效益。對此，冀志江表示，從社會效益來看，這些新材料和技術的應用，解決了國家戰略性工程關鍵需求；突破了電磁污染防治所必需的建材設計和應用技術，支撐環境污染防控；創新了電磁防護材料的測試技術，填補技術空白。在環境效益方面，這些材料具有環保、節能的特點，符合國家綠色發展的戰略要求。通過減少電磁輻射污染，有助于改善人們的居住環境，提升生活質量。
展望未來，冀志江對電磁防護建材領域的發展充滿期待。他認為，隨著5G、6G等新一代通信技術的迅猛發展，電磁環境將變得更加復雜，這對電磁防護建材提出了更高的要求。因此，他們需要繼續深入研究高效、超寬頻、智能化的電磁防護技術以適應未來需求。同時他還認為多功能化、智能化將成為電磁防護建材的重要發展方向。回顧自己在電磁防護建材領域的十幾年研究經歷冀教授感慨萬分。他表示這段經歷不僅讓他收獲了豐富的知識和經驗，更讓他對電磁防護建材的未來充滿了信心和期待。
“接下來的時間，我將繼續指導博士研究生，把中國建材總院的精神傳承下去，為本領域的創新發展出謀劃策。”冀志江表示，隨著科技的進步和人們健康意識的提升，電磁防護建材的市場需求將會更加旺盛，這也將推動整個行業向更高水平發展。希望行業能夠加強產學研合作，形成更加緊密的協同創新體系。通過整合各方資源，加速科技成果的轉化和應用，推動電磁防護建材行業的快速發展。同時，也期待政府和社會各界給予更多的關注和支持，為行業的健康發展營造良好環境。
