电磁防护服的屏蔽性能研究【字数：11704】
摘 要在电气化高速发展的今天，人们的生活节奏越来越快。人们在享受快节奏的同时，殊不知也正被自己所处的环境所消费着。很多人不解，处在如此安逸的环境下，自己的健康状况却不容乐观。近年来电磁波辐射似乎已经成为一个热门话题，越来越多的人开始注意到电磁波辐射给我们所带来的危害。于是人们开始寻求保护自己的方法，如何才能保护自己免受电磁波的危害？电磁防护服的出现无疑解开了人们的疑惑。电磁防护服不仅简单便捷，而且能有效抑制工作生活中的大部分辐射。本文利用FDTD方法，计算了在不同的辐射源频率、不同的电磁防护服厚度与不同的屏蔽材料介电常数情况下，人体吸收的电磁波数值大小。然后借助MATLAB软件直观地观察到人体组织的平均比吸收率情况。结果表明这三个变量对于电磁防护服的屏蔽性能都有着显著的影响。本次研究为电磁防护服的发展提供了一定理论基础，相信在这些理论基础的支持下，电磁防护服的屏蔽性能会越来越好，势必成为功能服装界的一大巨头。
目录
第一章 引言 1
1.1 电磁防护服的介绍 1
1.1.1 电磁防护服的产生背景 1
1.1.2 电磁防护服的面料介绍 1
1.1.3 电磁防护服的应用 3
1.2 防护服电磁屏蔽研究的发展 3
1.2.1 电磁波对人体的危害 3
1.2.2 电磁防护服的屏蔽机理 4
1.2.3 电磁防护服的国际现状 4
1.2.4 电磁防护服的国内发展趋势 5
第二章 计算方法 7
2.1 FDTD的基本原理和思想 7
2.2 FDTD的计算流程以及激励源的设置 7
2.2.1 计算流程 8
2.2.2 激励源的设置 9
第三章 防护服模型及其屏蔽效果的数值计算 11
3.1 人体建模 11
3.2 电磁防护服的电磁屏蔽性能表达 12
3.3 电磁辐射频率对屏蔽性能的影响 12
3.4 电磁防护服厚度对屏蔽性能的影响 15
3.5 屏蔽材料介电常数对屏蔽性能的影响 20
第四章 结论与展望 23
参考文献 25
致谢 27 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
引言
面对与日俱增的电磁辐射，人们开始意识到处于这种环境下的危害。并通过一些途径积极地去了解电磁辐射这一概念，并对它的形成原因、危害机制及防护措施展开了一系列的探索。最终从人们衣着服装方面入手，发明了一种具有防辐射功能的服装，简称电磁防护服。经研究发现该防护服对辐射确实存在一定的屏蔽作用，且屏蔽性能的强弱与多种因素有关，如辐射源的频率、防护服与人体之间的空气层厚度、防护服的屏蔽材料以及防护服本身的厚度[1]。
1.1 电磁防护服的介绍
1.1.1 电磁防护服的产生背景
工业革命以来，电气化的脚步愈来愈快。人们在享受工业革命带来的成果时，也为其付出一定的代价。科学表明，任何温度高于零度的物体都能够向外界发散热量，电磁学领域将这种发散方式称为热辐射。除了热辐射，还包括电磁辐射，电磁辐射的辐射频段一般处于3KHZ至300GHZ这个区间范围[2]。在我们的日常环境中，我们会接触到不同频段的辐射，有些辐射对人体比较友好，不会造成什么有害影响。而有些辐射能量比较大，会对人体造成一些潜在的危害。随着这种危害被越来越多的人所熟知，六十年代时，国际安全组织经商定出台了电磁波辐射防护标准[3]。在这些法规政策的支持下，一些发达国家首先开始了对电磁波方面的研究，经过数年努力，研究人员发现在传统服饰的制作材料上增添一些电磁波屏蔽元素的话，制造出来的衣服也具有一定的电磁波屏蔽功能，而且这样的屏蔽机制简单便捷。这一想法一经提出，得到了当时各国政府的认可与推崇。就在这种背景下，电磁防护服应运而生。
1.1.2 电磁防护服的面料介绍
电磁防护服之所以能够屏蔽电磁波，主要依靠于其制作面料的屏蔽效应，不同面料制成的电磁防护服，它们的屏蔽性能也是不同的，在这里主要列举三种防辐射面料:
a、传统纤维面料
传统纤维面料是在一些常用的制衣面料如锦纶纤维中掺杂一些类似金属丝的屏蔽材料[4]，进而加工所制成的一种防辐射面料。该面料继承了传统服饰的柔软、透气、可洗涤等特性。穿着舒适，与正常服饰几乎无差异，而且在此基础上，它对人体还具有一定的养生功能，有助于改善人体的消化系统。它的屏蔽效能正常约为35dB,主要屏蔽的频段在50HZ12GHZ区间[5]，可以帮助人们屏蔽日常办公与家庭生活中产生的绝大部分辐射。
b、金属化织物
金属化织物是将具有电磁屏蔽功能的金属通过电解法电解后，再将其渗出到织物的内部。最终在织物的内部生成一个金属导电体。继而利用这个金属导电体屏蔽外界的辐射。这种面料制成的电磁防护服屏蔽性能特别强，屏蔽衰减率可达99%以上[7]，但是在穿着方面，它既不柔软也不透气，而且不能洗涤，笨重不易携带，适合于那些在高辐射场所工作的特殊入群。
c、纳米银面料
纳米银材料是目前市面上的一种高端屏蔽材料。本身银纤维制成的屏蔽面料要比普通金属纤维制成的屏蔽材料屏蔽性能强很多。而纳米银是通过一根基础纤维为载体，一般选用锦纶纤维要比涤纶纤维好一点。通过纳米技术，我们将银金属纳米化，再将其均匀且完整的涂覆到基础纤维的表面。待一段时间后，二者合二为一，形成纳米银。利用纳米银材料制成的电磁防护服美观得体，柔软舒适，还具有去除静电、抑菌防臭的功能，屏蔽性能在目前更是属于领先地位，如图1.1.2所示。唯一美中不足的是该面料的制作工艺比较繁琐且材料成本过高，离量产推广还需要很长一段时间。
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图1.1.2 纳米银防护服
1.1.3 电磁防护服的应用
电磁防护服这个概念自提出来至今，一直饱受好评。实际上，它在我们现实生活中的应用也很广泛。随着现代医学水平的提高，医疗人员可以通过特定器械设备放射出微波射线，从而探测到人体内部的组织细胞，为人们做好预防准备。这里提到的微波射线其实就是一种电磁波。微波射线在放射时，会对周围环境释放出高强的辐射能量，医护人员会在无形当中吸收一部分能量。长此以往，对自己的健康不利。对于在通讯站工作的人员来说，电磁防护服更是一大福音。通讯设备在工作时会释放很大的辐射能量，工作人员每天处于这种环境下，饱受辐射侵害。电磁防护服的诞生使得他们可以像其他工作人员一样在工作的同时享受健康。此外，电磁防护服还常用于一些孕妇儿童与老人中，这类人群的免疫力比常人都要低，所以更容易受到电磁辐射的侵害[8]。借助电磁防护服，可以帮助他们抵挡大部分日常生活中的辐射，健康生活。
1.2 电磁防护服的屏蔽
1.2.1 电磁波对人体的危害
近年来，电磁波一直是个热门话题。我们印象中的电磁波可能就是当我们在听收音机时遇到卡顿亦或是看电视时屏幕出现雪花的罪魁祸首。那么电磁波对于人体会不会产生一些妨害？这是人们最关注的问题。结果是肯定的，电磁波如今已被列为新一类重污染源，与传统污染源不同，电磁波是一个比较抽象的污染源。它无色无味[9]、且肉眼无法观察到，却又无处不在，人们在不知不觉中饱受其害。不同频段的电磁波对人体的危害也也不同。比如人体组织对150MHZ以下的电磁波吸收能力比较弱，因此正常人处在这种环境下受到的危害较小。而处于150MHZ以上频段的电磁波人体组织吸收的一个活跃区间，经常待在具有该区间频段电磁波的环境下，人们根据体质不同会出现一些心律不齐、焦躁易怒、嗜睡无力等症状[10]。医学专家表示，近年来胎儿畸形率的增高可能与电磁波也有着一定的关系，由此看来主要危害人体健康的电磁波处于高频段。我们在日常生活中要多注意高频段的辐射源，远离它们，从而减少其对我们的危害。
目录
第一章 引言 1
1.1 电磁防护服的介绍 1
1.1.1 电磁防护服的产生背景 1
1.1.2 电磁防护服的面料介绍 1
1.1.3 电磁防护服的应用 3
1.2 防护服电磁屏蔽研究的发展 3
1.2.1 电磁波对人体的危害 3
1.2.2 电磁防护服的屏蔽机理 4
1.2.3 电磁防护服的国际现状 4
1.2.4 电磁防护服的国内发展趋势 5
第二章 计算方法 7
2.1 FDTD的基本原理和思想 7
2.2 FDTD的计算流程以及激励源的设置 7
2.2.1 计算流程 8
2.2.2 激励源的设置 9
第三章 防护服模型及其屏蔽效果的数值计算 11
3.1 人体建模 11
3.2 电磁防护服的电磁屏蔽性能表达 12
3.3 电磁辐射频率对屏蔽性能的影响 12
3.4 电磁防护服厚度对屏蔽性能的影响 15
3.5 屏蔽材料介电常数对屏蔽性能的影响 20
第四章 结论与展望 23
参考文献 25
致谢 27 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
引言
面对与日俱增的电磁辐射，人们开始意识到处于这种环境下的危害。并通过一些途径积极地去了解电磁辐射这一概念，并对它的形成原因、危害机制及防护措施展开了一系列的探索。最终从人们衣着服装方面入手，发明了一种具有防辐射功能的服装，简称电磁防护服。经研究发现该防护服对辐射确实存在一定的屏蔽作用，且屏蔽性能的强弱与多种因素有关，如辐射源的频率、防护服与人体之间的空气层厚度、防护服的屏蔽材料以及防护服本身的厚度[1]。
1.1 电磁防护服的介绍
1.1.1 电磁防护服的产生背景
工业革命以来，电气化的脚步愈来愈快。人们在享受工业革命带来的成果时，也为其付出一定的代价。科学表明，任何温度高于零度的物体都能够向外界发散热量，电磁学领域将这种发散方式称为热辐射。除了热辐射，还包括电磁辐射，电磁辐射的辐射频段一般处于3KHZ至300GHZ这个区间范围[2]。在我们的日常环境中，我们会接触到不同频段的辐射，有些辐射对人体比较友好，不会造成什么有害影响。而有些辐射能量比较大，会对人体造成一些潜在的危害。随着这种危害被越来越多的人所熟知，六十年代时，国际安全组织经商定出台了电磁波辐射防护标准[3]。在这些法规政策的支持下，一些发达国家首先开始了对电磁波方面的研究，经过数年努力，研究人员发现在传统服饰的制作材料上增添一些电磁波屏蔽元素的话，制造出来的衣服也具有一定的电磁波屏蔽功能，而且这样的屏蔽机制简单便捷。这一想法一经提出，得到了当时各国政府的认可与推崇。就在这种背景下，电磁防护服应运而生。
1.1.2 电磁防护服的面料介绍
电磁防护服之所以能够屏蔽电磁波，主要依靠于其制作面料的屏蔽效应，不同面料制成的电磁防护服，它们的屏蔽性能也是不同的，在这里主要列举三种防辐射面料:
a、传统纤维面料
传统纤维面料是在一些常用的制衣面料如锦纶纤维中掺杂一些类似金属丝的屏蔽材料[4]，进而加工所制成的一种防辐射面料。该面料继承了传统服饰的柔软、透气、可洗涤等特性。穿着舒适，与正常服饰几乎无差异，而且在此基础上，它对人体还具有一定的养生功能，有助于改善人体的消化系统。它的屏蔽效能正常约为35dB,主要屏蔽的频段在50HZ12GHZ区间[5]，可以帮助人们屏蔽日常办公与家庭生活中产生的绝大部分辐射。
b、金属化织物
金属化织物是将具有电磁屏蔽功能的金属通过电解法电解后，再将其渗出到织物的内部。最终在织物的内部生成一个金属导电体。继而利用这个金属导电体屏蔽外界的辐射。这种面料制成的电磁防护服屏蔽性能特别强，屏蔽衰减率可达99%以上[7]，但是在穿着方面，它既不柔软也不透气，而且不能洗涤，笨重不易携带，适合于那些在高辐射场所工作的特殊入群。
c、纳米银面料
纳米银材料是目前市面上的一种高端屏蔽材料。本身银纤维制成的屏蔽面料要比普通金属纤维制成的屏蔽材料屏蔽性能强很多。而纳米银是通过一根基础纤维为载体，一般选用锦纶纤维要比涤纶纤维好一点。通过纳米技术，我们将银金属纳米化，再将其均匀且完整的涂覆到基础纤维的表面。待一段时间后，二者合二为一，形成纳米银。利用纳米银材料制成的电磁防护服美观得体，柔软舒适，还具有去除静电、抑菌防臭的功能，屏蔽性能在目前更是属于领先地位，如图1.1.2所示。唯一美中不足的是该面料的制作工艺比较繁琐且材料成本过高，离量产推广还需要很长一段时间。
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图1.1.2 纳米银防护服
1.1.3 电磁防护服的应用
电磁防护服这个概念自提出来至今，一直饱受好评。实际上，它在我们现实生活中的应用也很广泛。随着现代医学水平的提高，医疗人员可以通过特定器械设备放射出微波射线，从而探测到人体内部的组织细胞，为人们做好预防准备。这里提到的微波射线其实就是一种电磁波。微波射线在放射时，会对周围环境释放出高强的辐射能量，医护人员会在无形当中吸收一部分能量。长此以往，对自己的健康不利。对于在通讯站工作的人员来说，电磁防护服更是一大福音。通讯设备在工作时会释放很大的辐射能量，工作人员每天处于这种环境下，饱受辐射侵害。电磁防护服的诞生使得他们可以像其他工作人员一样在工作的同时享受健康。此外，电磁防护服还常用于一些孕妇儿童与老人中，这类人群的免疫力比常人都要低，所以更容易受到电磁辐射的侵害[8]。借助电磁防护服，可以帮助他们抵挡大部分日常生活中的辐射，健康生活。
1.2 电磁防护服的屏蔽
1.2.1 电磁波对人体的危害
近年来，电磁波一直是个热门话题。我们印象中的电磁波可能就是当我们在听收音机时遇到卡顿亦或是看电视时屏幕出现雪花的罪魁祸首。那么电磁波对于人体会不会产生一些妨害？这是人们最关注的问题。结果是肯定的，电磁波如今已被列为新一类重污染源，与传统污染源不同，电磁波是一个比较抽象的污染源。它无色无味[9]、且肉眼无法观察到，却又无处不在，人们在不知不觉中饱受其害。不同频段的电磁波对人体的危害也也不同。比如人体组织对150MHZ以下的电磁波吸收能力比较弱，因此正常人处在这种环境下受到的危害较小。而处于150MHZ以上频段的电磁波人体组织吸收的一个活跃区间，经常待在具有该区间频段电磁波的环境下，人们根据体质不同会出现一些心律不齐、焦躁易怒、嗜睡无力等症状[10]。医学专家表示，近年来胎儿畸形率的增高可能与电磁波也有着一定的关系，由此看来主要危害人体健康的电磁波处于高频段。我们在日常生活中要多注意高频段的辐射源，远离它们，从而减少其对我们的危害。
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