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从实验室到矿井:高校透明电磁防护技术打通成果转化通道

来源:科技处(研究院)  作者:黄晓俊团队、科技处   编辑:静祎   摄影:   责编:文暄 更新时间:2026-05-11 14:47:03

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近日,西安科技大学黄晓俊教授团队联合南京航空航天大学,研发的光学透明水基超材料吸收器完成模拟验证,即将投入井下应用,既破解了复杂电磁防护难题,也实现了高校原创成果向产业生产力的转化。随着智慧矿山建设提速,井下已从传统机械作业空间转变为多装备协同、信息高度耦合的智能化场景。各类电气设备产生的电磁干扰,成为井下智能装备安全运行的“隐形障碍”,轻则导致设备读数失真、通信中断,重则引发仪器失灵,威胁矿山安全,凸显了破解防护难题的紧迫性。

图1 复杂电磁环境与矿井装备协同应用

传统金属屏蔽材料存在厚重、不透明等局限,无法满足井下“高效防护、可视监测”的需求。西安科技大学黄晓俊教授团队依托学校煤炭学科优势,联合兄弟高校协同攻关两年多,提出“ITO薄膜+水基树脂”复合设计方案,研发出兼具高透光性与超宽频吸收能力的新型透明电磁防护器件,为成果转化奠定基础。

该器件由ITO谐振层、十字形空腔树脂层、ITO反射背板及柔性PET基板构成,总厚仅13毫米,实现“轻薄化、透明化”突破。其可见光透过率达90%以上,同时具备优异吸波性能,实现“可视化监测”与“高效防护”统一,打破传统材料的应用困境。

图2 模拟矿井巷道与井下装备实验场景图

该成果的核心突破是建立“低频靠ITO、高频靠水层”的协同损耗机制,为工程化转化提供支撑。ITO薄膜捕获低频电磁能量,水基介质通过分子极化消耗高频电磁能量,两者互补使器件覆盖0.52至40吉赫频段,吸波率达90%以上,突破传统材料“带宽与厚度难以兼顾”的瓶颈,提供了高校创新范式。

科研团队坚持“需求导向”,搭建模拟矿井实验平台,还原井下核心场景,评估器件适用性。测试表明,该器件在井下真实电磁传播条件下仍保持高吸收性能,具备良好工程应用可行性。团队在西安科技大学实训中心开展功能验证,数据显示:未用该器件时,模拟万用表误差达80%,电子钟失真;覆盖后设备恢复正常,误差控制在2%以内,且高透明度可实时监测设备,突破传统材料局限。该成果的核心价值,在于打通“材料设计—机理构建—场景验证—工程适配”创新链条,实现理论到应用的闭环,为高校成果转化提供了可借鉴路径。

图3 透明电磁防护器件在模拟矿井环境中的防护效果图

该技术应用前景广阔,可覆盖智慧矿山、工业物联网等多个领域。目前团队已与矿山装备龙头企业达成深度合作,明确落地时间表,推动成果产业化,其落地后可提升矿山安全效率,为高校成果转化提供示范。

未来,团队将持续优化材料性能、拓展应用场景,推动技术在多领域规模化应用。此次成果彰显了高校“产学研用”协同优势,成为高校服务产业、赋能能源安全的范例,为更多高校打通成果转化“最后一公里”提供经验。

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