在熱播科幻美劇《神盾局特工》第四季中，有一幕反派角色利用電磁脈沖（electromagnetic pulse，EMP）使幾座城市的電網(wǎng)和通訊全部癱瘓的情節(jié)。除去一定的夸大，電磁脈沖作為一種物理現(xiàn)象，其巨大的破壞力對當(dāng)下極度依賴電子技術(shù)的時(shí)代來說，是極為致命的。
近日，一支來自美國內(nèi)布拉斯大學(xué)林肯分校的工程師團(tuán)隊(duì)宣布研發(fā)出一種新型混凝土，可通過吸收和反射電磁波來保護(hù)其內(nèi)部的電子產(chǎn)品，阻擋和屏蔽強(qiáng)烈的電磁脈沖能量。研究人員表示，這種混凝土材料可用于保護(hù)軍事、金融或其他存儲(chǔ)關(guān)鍵電子產(chǎn)品的領(lǐng)域中，如電網(wǎng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器或飛行器。
生活中的電磁能量無處不在，它可通過“波”（陽光、無線電波和微波x射線和伽馬射線）廣泛傳播，但在由核爆炸、閃電或電磁脈沖裝置等狀況產(chǎn)生的電磁輻射的影響下，可能誘導(dǎo)電流和電壓激增，產(chǎn)生一種突發(fā)的、寬帶電磁輻射的高強(qiáng)度脈沖，即電磁脈沖，最長時(shí)間通常只會(huì)持續(xù)一秒鐘，但會(huì)造成大規(guī)模的電力和通訊故障。
“電磁脈沖對電子設(shè)備是非常致命的，”該項(xiàng)目領(lǐng)頭人、該校土木工程系教授Christopher Tuan說，“我們發(fā)現(xiàn)了消散波能的一個(gè)關(guān)鍵因素，該技術(shù)的優(yōu)勢很多，因此建筑行業(yè)也非常感興趣?！痹摲N混凝土可應(yīng)用于新建筑物的構(gòu)造中，或者通過噴涂方法來改造現(xiàn)有建筑。
研究人員介紹稱，這種可以防止電磁脈沖的混凝土的技術(shù)原理，是通過吸收和反射電磁波來實(shí)現(xiàn)屏蔽。該團(tuán)隊(duì)使用磁鐵礦取代了一些標(biāo)準(zhǔn)混凝土骨料，前者擁有礦物磁性，可以像海綿吸水一樣吸收微波。此外，專利配方中還包括一些碳和金屬的成份，均能提高混凝土的吸收和反射效果。
據(jù)該校官網(wǎng)消息，研發(fā)團(tuán)隊(duì)已與從事抗災(zāi)建設(shè)的企業(yè)ABC Group簽署了研究協(xié)議。將混凝土技術(shù)稍加改造，與該公司的噴射混凝土施工技術(shù)相結(jié)合，推出了一款保護(hù)建筑內(nèi)部免受電磁干擾的新產(chǎn)品，目前仍在專利申請過程中。
為了證明防電磁脈沖混凝土在實(shí)際應(yīng)用中的有效性，ABC Group目前已在其位于佛羅里達(dá)州萊克蘭的災(zāi)難復(fù)原綜合設(shè)施中建了一座原型建筑，其效果超過了軍事防護(hù)要求。
據(jù)許可協(xié)議，目前ABC Group在屏蔽性噴射混凝土產(chǎn)品的市場上獨(dú)霸一方，其推出的“EMSS-Electromagnetic屏蔽噴射混凝土”已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
“我們專有的施工方法與內(nèi)布拉斯大學(xué)開發(fā)的混凝土技術(shù)相結(jié)合，能夠構(gòu)建出高強(qiáng)度、高抗暴的建筑結(jié)構(gòu)，效果超過軍事防護(hù)的電磁屏蔽要求，”該公司首席執(zhí)行官Peter Fedele說，“作為一種新型屏蔽建筑，我們的原型建筑受到了目前EMP業(yè)內(nèi)權(quán)威專家的好評?！?
Tuan表示，這種混凝土技術(shù)比目前所使用的屏蔽技術(shù)更有效、靈活，成本效益也更高。目前多采用金屬外殼實(shí)現(xiàn)屏蔽，帶來了昂貴的金屬面板或屏幕建設(shè)成本，限制了其在大型結(jié)構(gòu)物上的應(yīng)用可行性。
該種防電磁脈沖混凝土的最初原型是項(xiàng)目領(lǐng)頭人Tuan和Lim Nguyen研究的導(dǎo)電混凝土，初衷是為融化路面或橋面冰雪而設(shè)計(jì)的，后來其屏蔽電磁脈沖的功能才被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)一步確認(rèn)。
未來，Tuan和Nguyen將繼續(xù)研究導(dǎo)電混凝土的其他用途，其中包括提高除冰和供暖的效率，以及在防靜電地板上的應(yīng)用?；炷恋呐浞揭矊㈦S著應(yīng)用不斷擴(kuò)展，該大學(xué)的非營利性技術(shù)商業(yè)化下屬機(jī)構(gòu)NUtech合資企業(yè)正幫助該團(tuán)隊(duì)尋找更多的潛在合作協(xié)議。
