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纳米吸波材料在人体防护中的现状及发展方向

来源:印染在线 发布时间:2009年11月10日

陈小立 阎克路 赵择卿 东华大学

一、前言 在人类不断改善生活质量的同时,各种各样的污染也随之产生。继废气、废水、废渣和噪音四大污染之后,电磁辐射这一"隐形杀手"对我们的生存空间所造成的巨大污染己引起了人们的广泛关注。电磁辐射看不见、摸不着、隐蔽深,人们不易察觉,但是它给人类及其周围的环境带来了意想不到的危害。经医学研究证明,电磁辐射对人体的中枢神经系统、血液及心血管系统、生殖系统及免疫系统均有不同程度的危害[1]。长期处于电磁辐射中,轻则会使人们感到头晕目眩、四肢乏力、口干舌燥、食欲不振、视力下降、情绪烦躁等,重则导致女子月经不调、男子性机能减退、诱发癌变、畸胎等,严重威胁着人们正常的学习、工作和生活[2]。例如,手机是新兴的现代通讯工具之一,它在人们的日常生活中应用日益广泛。但是据报道,德国医学研究人员最近的研究结果表明,手机辐射会使用户的血压有较大幅度的升高。另外,许多用户反映使用移动电话后有头晕、失眠、皮肤瘙痒、食欲减退等不良反应。 在电子产品日益普及、电磁辐射几乎无处不在的当今时代,人类该采取什么防护措施来保护自己少受甚至不受其危害,从而解决电磁波污染这一难题呢? 就目前看来,有两种方法,一是距离保护;二是屏蔽保护。前者主要是环境中电磁辐射强度随距离增大迅速衰减,与辐射源保持较大的距离 可起到一定保护作用。本文着重讨论后者,即利用吸波材料的屏蔽作用对人体进行防护。当前,"薄、轻、宽、强"是吸波材料研究的发展方向和争取实现的目标,纳米吸波材料的出现便这一目标的实现成为可能,因而是一种非常有发展前途的新型吸波材料[3]。 本文就将纳米吸波材料的结构特征与吸波、它在人体防护中的应用及其发展趋势进行探讨。

二、纳米吸波材料的结构特征与吸波 纳米材料是指材料组分的特征尺寸在1-100nm范围的材料。当一个微粒的尺寸小到纳米量级时,它的微观

结构和性能既不同于原子、分子的微观体系,也不同于显示本征性质的大颗粒材料宏观体系,而是介于二者之间的一个过渡体系[3]。纳米微粒尺寸小,比表面积大,具有很高的表面能,从而对其化学性质有很大影响。实验证明,粒子分散度提高到一定程度后,随着粒子直径的减小,位于粒子表面的原子数与总原子数的比值急剧增大,当粒径降为5nm 时,表面原子所占比例可达50%[4]。由于表面原子数增加,微粒内原子数减少,使能带中的电子能级发生分裂,分裂后的能级间隔正处于微波的能量范围内(l×l0-2-l×lO-5eV),从而导致新的吸波通道[3]。纳米材料由于其自身结构上的特征而具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应以及宏观量子隧道效应,因而与同组分的常规材料相比,在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能,在微波吸收方面显示出很好的发展前景[5、26]。纳米吸波材料对电磁波(特别是高频电磁波)具有优良的吸收性能,但其吸收机制仍有待进一步研究。目前一般认为是由晶格电场热运动引起的电子散射、杂质和晶格缺陷所引起的电子散射以及电子与电子之间的相互作用三种效应引起的[6]。

三、纳米吸波材料在人体防护中的防应用


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