曹茂慶

（黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150025）

在人類誕生之初，人類的生活就依附自然、崇尚自然、學(xué)習(xí)自然，人們尋求安全、健康可持續(xù)的舒適生活。20世紀(jì)60年代，美籍意大利建筑師保羅索勒瑞（PaolaSoleri）提出了綠色建筑這一影響當(dāng)今社會(huì)建筑發(fā)展的新概念。隨著國家綠色建筑產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，逐漸形成了一種綠色發(fā)展戰(zhàn)略趨勢(shì)，降低環(huán)境污染、高效利用資源成為社會(huì)未來的主要發(fā)展方向[1-5]。在大時(shí)代背景下，綠色建筑應(yīng)運(yùn)而生。新世紀(jì)以來，綠色建筑成為人們實(shí)現(xiàn)宜居健康生活的迫切需求[6-11]。綠色建筑材料是綠色建筑建造和發(fā)展的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)綠色建筑的核心和關(guān)鍵內(nèi)容[12-21]。事實(shí)上，綠色建筑材料特指采用無污染生產(chǎn)技術(shù)，盡可能不使用天然不可再生的礦產(chǎn)能源和資源，最大限度地使用工業(yè)、農(nóng)業(yè)或城市固態(tài)廢棄物，來生產(chǎn)無毒、無公害、無污染、可循環(huán)利用的且有利于人類健康與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的建筑材料[22-31]。與傳統(tǒng)建筑材料相比較，綠色建筑材料避免了傳統(tǒng)建筑材料生產(chǎn)加工中對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，使用綠色建筑材料可以凈化和修復(fù)環(huán)境，提高人類宜居生活水平[32-41]。到目前為止，已經(jīng)研發(fā)出一系列的綠色建筑材料，例如綠色生態(tài)水泥、綠色墻體、綠色玻璃、綠色屋頂、綠色涂料等[42-46]，極大地改善了人類的生活環(huán)境和生活質(zhì)量[47-49]。

近年來，隨著信息交流愈加高效頻繁，電子信息技術(shù)迅猛發(fā)展，電磁波籠罩著人類生活，人們開始關(guān)注電磁輻射污染，關(guān)注著電磁波對(duì)人類健康造成的威脅?！笆佬l(wèi)組織”已將電磁污染定義為第四大污染源（圖1a）。未來的綠色建筑材料應(yīng)該也必須考慮是否能有效地抵御電磁輻射[50-55]。通過將電磁屏蔽材料和綠色建筑材料進(jìn)行結(jié)合，能有效抵抗、抵消，甚至完全消除電磁輻射對(duì)人體的危害。因此，電磁屏蔽材料結(jié)合綠色建筑材料，將把綠色建筑工程向前推進(jìn)一大步，極大地滿足人類日益增長的改善生活環(huán)境的需求[56]。

本文介紹了綠色建筑中所使用的建筑材料及其功效，以及電磁屏蔽材料在未來綠色建筑材料中的應(yīng)用，勾勒了電磁屏蔽材料在水泥、墻體、玻璃、屋頂和涂料等典型建筑材料中的應(yīng)用前景（圖1b）。本文對(duì)于綠色建材發(fā)展有極大的促進(jìn)作用，同時(shí)指出了未來綠色電磁屏蔽建筑材料的發(fā)展方向。

1 綠色建筑的內(nèi)涵

人類生活要有適宜的生態(tài)建筑空間。眾所周知，建筑的建造離不開建筑材料，綠色建筑材料可以說是綠色建筑構(gòu)建和長足發(fā)展的靈魂。綠色建筑的內(nèi)涵就是建立人與自然和諧、安全、健康的共生空間，以最小的能耗、高效的綠色建筑材料資源，最大限度地滿足人類宜居、舒適、健康的生活需求[1]。在綠色建筑的建造中，綠色建筑材料在建筑的全壽命周期中有著重要意義，綠色建筑材料在其使用過程中是無害的，具有凈化環(huán)境、改善環(huán)境和保護(hù)環(huán)境的功能。國際住房與規(guī)劃聯(lián)合大會(huì)第46屆大會(huì)提出：建材工業(yè)要服從生態(tài)環(huán)境保護(hù)和綠色建筑需求，建筑材料要有效控制環(huán)境污染和生態(tài)破壞，保障人類舒適、健康生活。綠色建材系統(tǒng)可以說是綠色建筑建造和不斷發(fā)展的核心，它是綠色建筑賴以生存的支撐系統(tǒng)。綠色建筑材料具有凈化環(huán)境、改善環(huán)境質(zhì)量、抗輻射、防噪音、抗菌等性能，其使用過程中是無害的、可降解的、可持續(xù)的，能有力支撐綠色建筑實(shí)施建造。

2 綠色建筑材料研究現(xiàn)狀

綠色建筑材料通常包括：綠色生態(tài)水泥、綠色墻體、生態(tài)透水磚、綠色玻璃、綠色屋頂、綠色涂料等，如圖2所示。近年來，綠色建材發(fā)展迅速，圖3a給出了Web of Science數(shù)據(jù)庫中，建筑材料和當(dāng)今綠色建筑材料的研究文獻(xiàn)和應(yīng)用專利。通過對(duì)比可以看出，綠色建筑材料是建筑材料未來發(fā)展的必然趨勢(shì)和終極目標(biāo)。其中，典型的綠色建筑材料的研究文獻(xiàn)和專利分布如圖3b所示，由圖可知，電磁屏蔽材料正在為人們所重視。針對(duì)建筑企業(yè)的調(diào)查可以得出，目前的綠色建筑材料局限于建筑節(jié)能、建筑環(huán)保等方面的研究和使用，對(duì)于綠色建筑電磁屏蔽材料的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用尚屬探索階段。應(yīng)該指出，電磁屏蔽材料作為一種新興的綠色建材，正在迅速崛起，隨著人們對(duì)環(huán)保、健康生活的不斷追求，綠色電磁屏蔽建筑材料必將全面走入人們的生活，改變?nèi)祟惿睿o人類帶來無限生機(jī)與活力。

2.1 綠色建筑生態(tài)水泥材料

建筑工程項(xiàng)目的具體施工建設(shè)中，水泥材料可以說是比較基本的建筑材料，傳統(tǒng)水泥是由石灰石、砂巖、硅酸鹽礦物鐵粉以及一些礦渣原料，按一定配比磨成細(xì)細(xì)的粉末，加工而得。這些原料都來自自然環(huán)境，難免會(huì)對(duì)自然界產(chǎn)生破壞：傳統(tǒng)水泥的生產(chǎn)、運(yùn)輸過程中，會(huì)產(chǎn)生粉塵污染；礦石的煅燒會(huì)產(chǎn)生二氧化硫有害氧化物污染；一氧化碳、二氧化碳會(huì)產(chǎn)生溫室氣體污染等。綠色生態(tài)水泥的研制成功，極大地緩解了傳統(tǒng)水泥對(duì)環(huán)境的破壞和污染。綠色生態(tài)水泥（圖2b）是指利用火山灰及各種廢棄物（如各種工業(yè)廢料、廢渣以及生活垃圾）作為原料制造的水泥。綠色生態(tài)水泥能夠與環(huán)境相融，不會(huì)成為固體廢棄物。綠色生態(tài)水泥與傳統(tǒng)水泥相比，生產(chǎn)過程中二氧化碳的排放可減少30%～40%，節(jié)能可達(dá)25%以上，使用后，綠色生態(tài)水泥與普通水泥的技術(shù)性能相當(dāng)[11-16]。綠色生態(tài)水泥可以有效緩解人類對(duì)于廢棄物的處理負(fù)荷，節(jié)省資源、能源，實(shí)現(xiàn)綠色建筑所倡導(dǎo)的人與自然和諧共生的目標(biāo)。

2.2 綠色建筑墻體砌筑材料

綠色建筑墻體砌筑材料應(yīng)具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、保溫、隔熱、隔音、防火、防水、防震、無毒、無害、無污染等技術(shù)性能。綠色建筑墻體砌筑材料生產(chǎn)利用工業(yè)廢料，減輕了環(huán)境污染，節(jié)省了資源，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。綠色建筑墻體砌筑材料的使用，解決了傳統(tǒng)墻體的厚重、隔音效果差、節(jié)能效果不足、浪費(fèi)自然資源等諸多問題。綠色建筑墻體砌筑材料一般選用粉煤灰、礦渣灰和空心混凝土等原材料。其中，粉煤灰來源主要是工業(yè)企業(yè)的排放煤渣，經(jīng)過簡單的處理加工就可以有效利用，能夠一定程度上減輕環(huán)境污染；礦渣灰是鋼鐵加工過程中的廢棄物，借助生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢棄物來制造建筑用磚，不僅節(jié)能環(huán)保，而且物美價(jià)廉，能夠創(chuàng)造很大的經(jīng)濟(jì)效益。近幾年建筑市場(chǎng)上出現(xiàn)的混凝土空心砌塊，是一種良好的綠色建筑墻體砌筑材料，它主要是依靠粉煤灰石粉和水泥等原材料，加工制造而成?；炷量招钠鰤K在原材料的獲取方面占有一定優(yōu)勢(shì)，且經(jīng)濟(jì)性好，隔音效果強(qiáng)，在綠色建筑建造中有著廣泛的應(yīng)用[17-18]。目前研制開發(fā)的綠色建筑墻體材料產(chǎn)品種類很多。如新型陶瓷面板不僅外觀優(yōu)美，而且功能得到提升，通過建筑技術(shù)的更新外掛于建筑表皮，形成空腔，利于建筑通風(fēng)換氣，達(dá)到建筑呼吸表皮的功效。又如生態(tài)透水磚（圖2c），它具有良好的透水性、透氣性和保水性，具有降溫、降噪、調(diào)節(jié)氣候，提高空氣質(zhì)量，保持地表水循環(huán)等多項(xiàng)性能。生態(tài)透水磚的出現(xiàn)與有效使用，解決了地下水源回收的問題，為海綿生態(tài)城市建設(shè)提供了有利條件。

2.3 綠色建筑玻璃材料

傳統(tǒng)玻璃在目前提倡綠色建筑的時(shí)代面前有很多缺點(diǎn)：不隔音，不隔熱，紫外線等有害光線的透射率高，壽命短，易破碎等。綠色建筑玻璃（圖2d）與傳統(tǒng)玻璃相比，有著不可比擬的優(yōu)越性，解決了傳統(tǒng)玻璃在綠色建筑要求面前的諸多問題。綠色玻璃不僅僅滿足了傳統(tǒng)玻璃建筑的采光通道要求，而且由于其結(jié)構(gòu)特征的改變，擁有了更多綠色建筑所要求的新功能—減輕環(huán)境負(fù)荷，節(jié)能，合理利用太陽能。目前，綠色建筑玻璃材料主要有提升室內(nèi)環(huán)境舒適度、節(jié)能環(huán)保、降低寒冷地區(qū)的取暖費(fèi)用、隔音降噪、防止結(jié)露[2-8]等方面的性能。

2.4 綠色建筑屋頂材料

建筑屋頂材料按屋頂?shù)臉?gòu)造層次不同，具有不同的功能要求（保溫隔熱、隔聲、防水、防輻射耐老化），以保障人們的日常居住、學(xué)習(xí)、工作等。對(duì)于綠色建筑屋頂飾面材料而言，其具有延長建筑的使用壽命，吸收有害氣體而改善環(huán)境污染，抗紫外線，圍護(hù)建筑屋面等性能，有效改善了人類的生活環(huán)境空間。建筑屋頂是建筑的第五立面，建筑屋頂飾面材料因其具有良好的建筑材質(zhì)與豐富的色彩，美化著人類的生活空間。對(duì)于綠色建筑屋頂蓄水屋面而言，屋頂建筑材料搭建的蓄水隔熱屋頂，起到了保持水土涵養(yǎng)并發(fā)揮其自身儲(chǔ)存雨水和屋面隔熱的功能。對(duì)于綠色建筑屋頂保溫屋面（圖2e）而言，在屋面結(jié)構(gòu)層和防水層間設(shè)置綠色建筑保溫材料，能夠使建筑屋面導(dǎo)熱系數(shù)得到有效降低，提升建筑保溫層的保溫隔熱性能，從而起到提升室內(nèi)居住環(huán)境舒適性的作用。綠色建筑屋頂保溫材料主要有聚苯乙烯板、瀝青珍珠巖板，它們密度較小，能極大地減輕建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算荷載，減小建筑承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，有效提高建筑使用面積[10-11]和降低建筑結(jié)構(gòu)造價(jià)，從而提高建筑的經(jīng)濟(jì)性。

2.5 綠色建筑飾面涂料

建筑涂料的最主要功能是美化環(huán)境，裝飾和維護(hù)建筑墻體的綠色建筑飾面涂料是指具有節(jié)能、低污染、殺菌等新功能，能消除建筑涂料的有害物質(zhì)，提升人們健康水平的新型涂料。目前，綠色建筑飾面材料有輻射固化涂料、固含量溶劑型涂料、水基涂料、粉塵涂料、液體無溶劑涂料、納米復(fù)合多功能涂料等[21-26]。硅藻泥是一種新型的功能性綠色涂料（圖2f），與目前大量使用的傳統(tǒng)乳膠漆涂料相比，其具有健康、環(huán)保、安全的功能。傳統(tǒng)的乳膠漆涂料里含有揮發(fā)性的有害氣體，它的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的污染，威脅人類健康。硅藻泥涂料給消費(fèi)者帶來了一個(gè)新的選擇。硅藻泥涂料的成分是硅藻，硅藻是一種生活在海洋中的藻類，它們創(chuàng)造了地球生命賴以生存的70%的氧氣，是地球生物生命的真正搖籃。經(jīng)億萬年的沉積，硅藻礦化形成硅藻礦化物，硅藻礦化物的主要成分是蛋白石，其在電子顯微鏡下顯示為一種納米級(jí)多孔材料，它的微孔直徑約為0.1～0.2 μm，孔隙率高達(dá)90%。硅藻礦化物的空隙排列規(guī)則、整齊，形狀呈圓形或針形，其單位面積上的微細(xì)孔數(shù)量是木炭的數(shù)千倍，硅藻礦化物獨(dú)特的分子晶格結(jié)構(gòu)，決定了其獨(dú)特的性能，用硅藻礦化物生產(chǎn)出來的硅藻泥綠色建筑涂料是一種高效的吸光材料，不產(chǎn)生光污染，并且可以消除空氣中的靜電，有效防止墻面掛灰。此外，硅藻泥新型涂料還具有吸音、保溫和防火阻燃等多種功能[5]。

3 電磁輻射波及其對(duì)人類的影響

電磁波污染主要是指天然和人為的各種電磁波對(duì)人類產(chǎn)生干擾和有害的輻射現(xiàn)象。近幾十年來，由于廣播、電視、微波技術(shù)的迅猛發(fā)展，射頻設(shè)備的數(shù)量、功率成倍增加，地面上的電磁輻射能量也大幅度增加，已經(jīng)達(dá)到了威脅人類健康的程度。電磁輻射，是電場(chǎng)和磁場(chǎng)交互變化產(chǎn)生的電磁波向空中發(fā)射或匯汛產(chǎn)生出來的。電磁輻射看不見、摸不著，產(chǎn)生電磁輻射的設(shè)備大都是人們生活中的常用電器設(shè)備（如手機(jī)、電熱毯、電磁爐、醫(yī)療器械、電子儀器、微波設(shè)備等），這些設(shè)備工作時(shí)產(chǎn)生不同波長、頻率的電磁波充斥著人類的生活空間。當(dāng)電磁輻射強(qiáng)度超過人體所能承受的限度時(shí)，便產(chǎn)生了電磁污染，對(duì)人體產(chǎn)生各方面的危害：

1）對(duì)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)的危害。人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)電磁波輻射很敏感，受低強(qiáng)度電磁波反復(fù)輻射作用后，人類的中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能會(huì)發(fā)生一定程度的改變，出現(xiàn)肌體不適合，神經(jīng)衰弱、頭暈甚至頭痛、體弱無力、記憶力減退、睡眠不良等亞健康癥狀。

2）對(duì)人體機(jī)體免疫功能的危害。有害電磁波會(huì)使身體抵抗力下降，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人群受輻射作用的研究和調(diào)查表明，經(jīng)常在有害電磁波輻射下，人體的白血球吞噬細(xì)菌的百分率和吞噬的細(xì)菌數(shù)量均下降。此外，長期受有害電磁輻射作用的人，其體內(nèi)抗體形成受到極大抑制，人體健康極易受環(huán)境影響。

3）對(duì)人體心血管系統(tǒng)的影響。受有害電磁輻射作用的人，一方面，經(jīng)常會(huì)發(fā)生血液動(dòng)力失調(diào)，血管通透性和張力降低，植物神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能受到影響等癥狀，體現(xiàn)出心動(dòng)過緩癥狀，少數(shù)還呈現(xiàn)心動(dòng)過速；另一方面，會(huì)出現(xiàn)血壓波動(dòng)，給心臟造成極大壓力。

AAS也能用于形成PEDOT（聚（3,4-乙烯二氧噻吩）） 膜[165-174]。PEDOT膜的制備是通過在含有N-月桂酰肌氨酸鈉（一種環(huán)保型AAS）的水溶液中直接陽極氧化EDOT（3,4-乙烯二氧噻吩）。除了上述應(yīng)用以外，AAS也被用于優(yōu)化干洗工藝，優(yōu)化后的干洗工藝使用二氧化碳且其作為手性 溶劑[175-178]。

4）對(duì)人體血液系統(tǒng)的影響。在有害電磁輻射的作用下，血液中的白血球不穩(wěn)定，呈下降傾向。白血球減少、紅血球生成受到抑制，出現(xiàn)網(wǎng)狀紅血球減少癥狀。此外，當(dāng)無線電波和放射線同時(shí)輻射人體時(shí)，對(duì)人體血液循環(huán)系統(tǒng)的傷害較單一因素作用更明顯。

5）對(duì)人體生殖系統(tǒng)和遺傳的影響。長期接觸超短波發(fā)生器的人群中，男性會(huì)出現(xiàn)性機(jī)能下降，甚至陽萎，女性會(huì)出現(xiàn)月經(jīng)周期紊亂。高強(qiáng)度的有害電磁輻射可以產(chǎn)生遺傳效應(yīng)，使人類的睪丸染色體出現(xiàn)畸變和有絲分裂異常；如果妊娠婦女在早期或在妊娠前患病，接受了短波透熱的治病療法，極有可能會(huì)使其子代出現(xiàn)先天性出生缺陷。

6）對(duì)人體視覺系統(tǒng)的影響。人類的眼組織含有大量的水分，易吸收電磁輻射功率，而人眼的血流量少，故在有害電磁輻射作用下，眼球的溫度就會(huì)升高。眼球溫度升高是白內(nèi)障病癥發(fā)生的主要條件。眼球溫度上升對(duì)人類的直接影響是導(dǎo)致眼球晶狀體蛋白質(zhì)凝固。

隨著人民生活水平的不斷提高和人民對(duì)健康生活的愈加關(guān)注和追求，人們對(duì)傳統(tǒng)綠色建筑材料提出了更高的要求，不再滿足傳統(tǒng)建筑材料的節(jié)能、環(huán)保、防霉、殺菌、防污、透氣等基本功能，更加追求有益健康和根除環(huán)境污染的新型建筑材料。有害電磁輻射波對(duì)人類的危害，使得人們必須研究生產(chǎn)具有電磁屏蔽性能的新型綠色材料，使人類生活更清潔、舒適和健康?？梢灶A(yù)見，21世紀(jì)電磁屏蔽功能性綠色生態(tài)建筑材料的研究應(yīng)用和推廣使用，將促進(jìn)建材產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的革命性變化，極大地改善人類的居住、學(xué)習(xí)和工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人類宜居健康[1]。

4 發(fā)展中的綠色建筑材料—電磁屏蔽材料

隨著人類互聯(lián)互通的高速發(fā)展，電磁輻射日益受到人們的關(guān)注，面對(duì)人類生存環(huán)境空間的惡劣變化，電磁輻射對(duì)人體造成的損害愈加受到關(guān)注，傳統(tǒng)綠色建筑材料已經(jīng)不能滿足人們建造健康舒適的建筑空間的要求，人們開始不斷探尋舒適、環(huán)保、健康的電磁屏蔽建筑材料。這幾年隨著廣大建筑從業(yè)人員、科技工作者對(duì)電磁屏蔽外加輔助材料的深入研究和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，傳統(tǒng)綠色建筑材料的建筑性能與功能不僅得到了提高和拓展，并研制了一批綠色生態(tài)電磁屏蔽建筑材料（如綠色建筑電磁屏蔽生態(tài)水泥材料、綠色建筑電磁屏蔽墻體材料、綠色建筑電磁屏蔽門窗玻璃材料、綠色建筑電磁屏蔽屋頂飾面材料、綠色建筑電磁屏蔽飾面涂料等），這些綠色生態(tài)電磁屏蔽建筑材料極大地提升了人類生活的質(zhì)量，使人類的生活愈加健康[1]。

4.1 電磁屏蔽原理

圖4展示了電磁屏蔽材料的工作原理。對(duì)于良好的電磁干擾屏蔽材料，反射和吸收都有很大的貢獻(xiàn)。然而，考慮到生態(tài)友好性，反射應(yīng)當(dāng)越少越好。理想的電磁干擾屏蔽材料包括強(qiáng)吸收，無反射和透射，如圖4b所示。此外，需要注意的是，A、R和T分別是吸收系數(shù)、反射系數(shù)和透射系數(shù)，它們與材料對(duì)入射波的響應(yīng)有關(guān)，即吸收、反射和透射的百分比。A、R和T的關(guān)系是A+R+T=1。利用屏蔽效率（SE）表征電磁干擾屏蔽幅值，可由式(1)—(2)得到。

式中，SER與入射波的反射有關(guān)，而SEA與穿透波的吸收有關(guān)，可以從式(3)、(4)得到。

4.2 綠色建筑電磁屏蔽生態(tài)水泥

綠色建筑電磁屏蔽生態(tài)水泥材料的出現(xiàn)與炭黑分不開。炭黑（無定形碳）質(zhì)輕、體松，是顆粒極細(xì)的黑色粉末，比重在1.8～2.1之間，表面積非常大，每克表面積范圍在10～3000 m2/g之間。炭黑是含碳物質(zhì)在空氣不足的條件下，通過不完全燃燒或受熱分解生產(chǎn)加工而來的。炭黑通過對(duì)電磁波的透射、吸收和反射，實(shí)現(xiàn)對(duì)有害電磁波的屏蔽。作為一種廉價(jià)的工業(yè)生產(chǎn)原料，其性能穩(wěn)定，產(chǎn)量比較大，價(jià)格低廉。將炭黑摻雜在建筑材料水泥中，可以提高水泥的綠色生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到屏蔽有害電磁波的效果，便于未來進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)和在建筑工程建設(shè)中使用。在傳統(tǒng)水泥中添加炭黑的具體配比不同，水泥的技術(shù)性能和電磁波屏蔽效果也有不同。圖5顯示的是炭黑摻入常見的二氧化硅和樹脂中的SEM圖像，由圖可知，隨著炭黑濃度的變化，水泥復(fù)合材料的柔性、電磁屏蔽性也相應(yīng)地發(fā)生變化。當(dāng)炭黑的含量為8%時(shí)，水泥復(fù)合材料的柔韌性最好。當(dāng)炭黑的含量為10%時(shí)，水泥復(fù)合材料的電磁屏蔽性能最好。因此，可以通過調(diào)控炭黑的濃度，調(diào)控水泥的屏蔽性能和柔韌性，使綠色建筑電磁屏蔽水泥砌筑、澆筑的建筑材料性能和電磁屏蔽效果最佳[50]。

4.3 綠色建筑電磁屏蔽墻體材料

建筑墻體本身雖然具有承重、圍護(hù)的性能，但在人們認(rèn)識(shí)電磁輻射對(duì)人類的危害之前，建筑墻體并沒有屏蔽有害電磁波的性能。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在建筑墻體中加入碳纖維，不僅可以增強(qiáng)墻體本身的牢固性，使建筑安全抗震，還能夠有效地屏蔽電磁波，使生活在建筑室內(nèi)的人們健康、安全。圖6顯示的是碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)。碳纖維是一種纖維狀材料，它強(qiáng)度比鋼大，密度比鋁小，比不銹鋼耐腐蝕，比耐熱鋼耐高溫，和銅有著相似的導(dǎo)電性能，是具有良好電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)等性能的新型材料。碳纖維構(gòu)建的電導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)能夠有效透射衰減電磁波，實(shí)現(xiàn)對(duì)有害電磁波的有效屏蔽。相關(guān)研究[51]表明，少量的碳纖維濃度，不僅能顯著提高材料的屏蔽性能，還能增加材料的楊氏模量。在提高人類生活健康水平方面，選用碳纖維作為綠色建筑墻體屏蔽材料的添加劑，無疑是一個(gè)明智的選擇。碳纖維本身輕質(zhì)，其中空結(jié)構(gòu)能減輕磚體的質(zhì)量，并且有利于水分和空氣的室內(nèi)外交換及室內(nèi)干濕度的調(diào)節(jié)，使生活在建筑室內(nèi)的人們更加舒適。

4.4 綠色建筑電磁屏蔽門窗玻璃

建筑門窗玻璃雖然具備了透光、保溫、隔聲等技術(shù)性能，但屏蔽有害電磁波的性能并沒有受到重視，在提倡綠色健康舒適生活的今天，門窗玻璃的電磁波屏蔽性能被提上了設(shè)計(jì)使用日程。為實(shí)現(xiàn)門窗的屏蔽效果，可以通過在綠色玻璃表面鍍上一層薄的高電導(dǎo)金屬，從而實(shí)現(xiàn)既能透光，又能反射電磁波的作用，進(jìn)而達(dá)到屏蔽有害電磁波的效果。圖7a顯示的是在玻璃表面噴涂金屬銀和金屬銅的過程，這樣的一層金屬層能反射電磁波，顯著提高玻璃的屏蔽性能，同時(shí)玻璃的透光性不受影響。圖7b顯示的是一種透明的屏蔽薄膜，可以看出，薄膜的透光性很好，將這樣的薄膜材料直接貼在玻璃上便能反射電磁波，起到屏蔽電磁波的作用。另外，薄膜也能起到隔絕空氣、防止熱量散失的作用。近幾年，隨著科研人員的深入研究，電磁屏蔽玻璃在導(dǎo)電金屬膜反射電磁波技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過加上電解質(zhì)膜，能實(shí)現(xiàn)對(duì)有害電磁波的吸收干擾效應(yīng)。目前，電解質(zhì)電磁屏蔽玻璃對(duì)可見光的透過率可達(dá)50%以上，對(duì)于頻率1 GHz的電磁波，其屏蔽效能能達(dá)到30～60 dB[1]。

4.5 綠色建筑電磁屏蔽屋頂材料

根據(jù)構(gòu)造層次的不同功能需求，建筑屋頂應(yīng)具有保溫、防水和裝飾等多種性能，在我國的建筑中，木質(zhì)材料一直廣受青睞，被視為最佳綠色生態(tài)環(huán)保建筑材料。研究實(shí)驗(yàn)表明，在天然的木制材料中添加環(huán)氧樹脂，之后高溫?zé)Y(jié)，可以得到電磁屏蔽性能優(yōu)越的新材料，適合運(yùn)用于建筑屋頂?shù)谋貙?。如果將這一新材料通過外加劑著色，型材化加工后，就可以用于建筑屋頂外飾面，起到良好的建筑屋面裝飾和屏蔽有害電磁波的作用。

圖8展示的是這種綠色建筑電磁屏蔽材料—碳骨架和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的具體制備過程[54]。首先將木塊垂直于樹木生長方向切割，浸入沸騰的亞氯酸鈉（2%）溶液中，之后在冰醋酸緩沖液（pH=4～5）中漂白，再用水洗滌。最后，用冷凍干燥法得到干燥的脫木素木骨架。在隨后的碳化過程中，將骨架在1200 ℃的管式爐中于氮?dú)鈿夥罩袩峤? h，得到碳支架。在100 ℃劇烈攪拌下，將固化劑（MOCA）均勻溶解在環(huán)氧樹脂單體EP（質(zhì)量比為1:3）中，隨后將制備好的碳支架浸入 EP樹脂混合物中，然后在110 ℃下，轉(zhuǎn)移到真空烘箱中烘烤30 min，以除去空氣。之后，將EP復(fù)合材料在150 ℃下固化2 h，再在180 ℃下固化2.5 h。通過拋光，去除粘附在復(fù)合材料表面的額外EP基體[50]。最后得到的復(fù)合材料具有吸收有害電磁波的作用。

4.6 綠色建筑電磁屏蔽飾面涂料

綠色建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)在今天的建造中多采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，建筑涂料因其質(zhì)量輕、色彩豐富、施工簡便，在今天的綠色建筑建造中被廣為使用。綠色建筑屏蔽飾面涂料，可以在建筑涂料中直接添加屏蔽材料獲得。為使加入的電磁屏蔽材料不影響涂料本身的顏色，外加劑屏蔽材料應(yīng)該是無色透明的。外加劑電磁屏蔽材料可以選用導(dǎo)電高分子材料，因?yàn)槠浔旧韺?duì)有害電磁波具有吸收作用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)有害電磁波良好的屏蔽性能，且可以保證涂料本身的顏色不變。圖9顯示的是一種不同濃度的導(dǎo)電高分子材料形貌圖[55]，可以看出，導(dǎo)電高分子材料呈現(xiàn)細(xì)小的顆粒狀。這種導(dǎo)電高分子材料能夠跟涂料充分融合。此外，導(dǎo)電高分子材料本身的電負(fù)性能會(huì)導(dǎo)致涂料黏稠度增加，使得涂料跟墻體之間結(jié)合更為緊密；并且，這種導(dǎo)電高分子材料能夠跟涂料充分融合，降低涂料內(nèi)部的空氣含量，從而減緩?fù)苛系难趸^程，延長涂料壽命，使綠色建筑屏蔽飾面涂料具有抗氧化和抗有害電磁的雙重性能，極大地提高人們的綠色健康生活水平。

5 綠色建筑電磁屏蔽材料的研究進(jìn)展及存在的主要問題

綠色建筑材料是綠色建筑發(fā)展的基石，綠色電磁屏蔽建筑材料的研發(fā)近些年來取得了一定成績，特別是綠色建筑電磁屏蔽生態(tài)水泥、綠色建筑電磁屏蔽墻體材料、綠色真空電磁屏蔽玻璃以及新型陶瓷、除臭衛(wèi)生潔具和抗菌面板等建筑室內(nèi)外建筑材料，已經(jīng)開始大規(guī)模商業(yè)化的加工生產(chǎn)和使用推廣，這些綠色建筑電磁屏蔽材料的應(yīng)用，顯著改善了我國人民的生存環(huán)境和健康水平。在國家大力提倡“低碳環(huán)?！钡内厔?shì)下，未來的綠色電磁屏蔽建筑材料必然會(huì)成為人們生活中必不可少的重要組成部分。同時(shí)，隨著人們健康生活的意識(shí)逐步加深，未來的綠色建筑材料必不可少地要考慮如何屏蔽電磁輻射，并控制電磁輻射污染。因此，研發(fā)綠色電磁屏蔽建筑材料將會(huì)是未來綠色建筑材料的一種發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合建筑中不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)摻雜不同特性的電磁屏蔽材料，提高建筑材料的建筑技術(shù)性能和電磁屏蔽性能，在兩者屬性加強(qiáng)的同時(shí)，努力使綠色電磁屏蔽建筑材料價(jià)格合理，便于推廣和使用，將會(huì)是未來綠色電磁屏蔽建筑材料的發(fā)展和研究方向。

由于我國在綠色建筑電磁屏蔽材料的研究起步比較晚，目前對(duì)綠色建筑電磁屏蔽材料的研發(fā)不充分，雖然綠色建筑電磁屏蔽材料的應(yīng)用勢(shì)頭較好，但缺乏科學(xué)合理的規(guī)劃，相關(guān)研究工作進(jìn)展緩慢，導(dǎo)致綠色電磁屏蔽建筑材料的研究方向、研究周期、研究成果、實(shí)驗(yàn)應(yīng)用效果在檢測(cè)、論證、市場(chǎng)推廣等方面都沒有有效保證，對(duì)綠色電磁屏蔽建筑材料的持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)面影響。另外，我國電磁屏蔽材料外加劑本身的研究也處于初級(jí)階段，如何研制出輕質(zhì)、高效的電磁屏蔽外加劑材料依然是科研人員亟待突破的問題。可以說，目前的綠色建筑材料在電磁屏蔽方面的研究還很欠缺，如何結(jié)合不同綠色建筑自身的使用功能特點(diǎn)，研究各具特色的綠色建筑電磁屏蔽材料更是一個(gè)挑戰(zhàn)。

6 綠色建筑電磁屏蔽材料展望

人類社會(huì)步入新世紀(jì)已經(jīng)近20年，科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展喚醒了人們對(duì)生態(tài)文明、節(jié)約高效、宜居健康的再認(rèn)識(shí)，環(huán)境的惡化迫使人們?cè)诔青l(xiāng)建設(shè)的發(fā)展過程中，必須堅(jiān)定不移地走綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展之路。綠色建筑材料在建筑節(jié)能、可再生能源利用、改善能源結(jié)構(gòu)、防止溫室效應(yīng)、創(chuàng)造宜居生活環(huán)境方面有著廣闊前景。隨著世界經(jīng)濟(jì)互聯(lián)互通的高速發(fā)展，人類逐步遭受著有害電磁波的侵襲，威脅著人類的健康。隨著人類對(duì)宜居的健康環(huán)境追求愈加強(qiáng)烈，在創(chuàng)造宜居健康生活，使人類生存空間潔凈無污染、舒適健康、消除電磁波對(duì)人類的危害方面，綠色電磁屏蔽建筑材料有著保護(hù)人類健康的不可替代的作用?？梢灶A(yù)見，綠色建筑電磁屏蔽建筑材料因其保護(hù)人類健康的特色，完善了建筑材料的性能，必將在未來的建筑材料中成為一種主流。廉價(jià)高效的綠色電磁屏蔽建筑材料將會(huì)是未來建筑材料研究的主要方向。與此同時(shí)，綠色電磁屏蔽建筑材料的廣泛使用，將會(huì)改善人類的生存空間環(huán)境，進(jìn)一步提升人類生存空間環(huán)境的舒適度和身體健康水平，為國家打造人與環(huán)境和諧相處提供基本物質(zhì)保障。