現代社會對電子設備的依賴程度愈來愈高,無形的輻射脈衝成為我們面對的重大風險之一。美國與韓國的研究團隊最近開發出一種新型透明玻璃窗結構,能有效抵擋高能電磁脈衝(EMPs)。該研究顯示,這種窗戶以軍事級的效率阻擋脈衝,且保持透光性。這項研究由首爾科技大學的半導體工程系教授鄭昌元(Chang Won Jung)領導。
鄭教授在2月2日的新聞稿中指出:「迄今為止,幾乎沒有報告顯示透明窗結構能同時滿足民用環境超過60 dB及軍用標準超過80 dB的EMPs屏蔽水平,同時保持光學透明度。」
電磁脈衝是大規模的電磁能量衝擊,可能來自核爆炸或專門的高功率設備,甚至是故意干擾。這些輻射能夠癱瘓關鍵的民用和軍事電子基礎設施。為了應對高能電磁脈衝的威脅,研究人員正在開發專門的屏蔽材料,用於外部玻璃窗。
傳統上,EMPs的保護常需要不透明材料,但最近的創新則專注於將導電網格和氧化物整合進透明玻璃中,旨在為建築和交通系統提供堅固的防護,對抗來自核事件或故意干擾的輻射,同時不犧牲光學清晰度或建築美學。
至今,能同時提供廣頻帶EMPs屏蔽和高光學清晰度的實用玻璃技術仍然難以實現。研究團隊不僅僅使用標準的金屬網,而是嘗試了多種結構,包括方格和雙環,以尋找保護與光線之間的完美平衡。經過大量研究,最終選擇了非對稱六邊形金屬網作為透明玻璃窗的設計。
研究人員製作的薄膜能更有效地捕捉超寬頻輻射。可見光透過網格的間隙,而高能的EMPs波則被導電圖案捕獲並中和。研究人員表示:「我們的研究的關鍵貢獻在於,在保持透明玻璃窗形式的同時實現了超寬頻範圍內強大的EMPs屏蔽性能。」
這種玻璃設計旨在應對21世紀高風險的安全需求。該窗戶的屏蔽水平超過80 dB,符合防禦碉堡所需的嚴格標準,而在60 dB的水平下,對數據中心、醫院和機場提供了足夠的保護。此外,這種窗戶系統完全被動運作,無需電池或計算機運行,保護功能內建於玻璃的物理特性中。
由於所提出的結構可以整合進透明窗系統,與傳統的不透明屏蔽解決方案相比,它提供了更廣泛的建築應用範疇。鄭教授表示,這項技術為電磁安全奠定了基礎,同時保持現代建築的美學和功能完整性。隨著時間推移,這項技術有潛力增強智慧城市、工業中心及關鍵國家基礎設施對於無形威脅的抵抗能力。該研究已發表於《工程科學與技術》期刊。




