长期以来，煤矿井下电磁干扰与安全监测之间存突出矛盾：一上，变频器、通风系统和大型采掘装备运行中会产生复杂电磁噪声；另一上，瓦斯探测、人员定位、通信联络和各类传感器对稳定电磁环境高度敏感。电磁环境一旦恶化，轻则造成数据漂移、通信不畅，重则引发关键设备误判、失灵，放大安全风险。尤其在千米深井等空间封闭、设备密集、工况变化频繁的环境里，“既要防护，又要可视、可监控”的现实需求更加迫切。 从成因看，井下电磁干扰呈现“多源叠加、频段复杂、距离近、耦合强”的特点。变频调速设备带来的低频与谐波干扰、动力系统启停造成的瞬态脉冲、巷道金属结构引起的反射与多径传播，都会让电磁环境呈现强不确定性。传统金属屏蔽材料虽能对部分干扰实现隔离，但普遍存在厚重、不透明、易腐蚀等短板：厚重影响安装维护，不透明使设备状态难以直观观察，腐蚀与潮湿又会降低长期可靠性。同时，单一金属屏蔽往往难以兼顾宽频防护与轻薄部署，难以覆盖复杂工况下的多频段干扰。 在上述背景下，西安科技大学研究团队联合南京航空航天大学等单位，研发出一种光学透明水基超材料吸收器，为“防护与监控不可兼得”的行业痛点提供了新思路。研究团队介绍，该吸收器采用“ITO薄膜+水基树脂”的复合结构，既强调对电磁能量的吸收与衰减，又尽可能保留可视化观察能力，从结构层面将“可视”与“防护”两类需求统一起来。 据介绍，该装置由多层功能结构构成：顶层为带有特定图案的高方阻氧化铟锡（ITO）谐振层，中间为带十字形空腔的树脂层，注入水后形成吸收区域，底层为低方阻ITO反射背板；各功能层沉积在柔性PET基板上，整体厚度约13毫米。通过谐振层与吸收介质的协同作用，装置在保持一定光学透明特性的同时，实现对电磁干扰的有效抑制，为井下精密设备提供可部署的“防护外壳”。 为验证其在矿井场景中的适用性，研究团队在校内模拟矿井巷道搭建高功率电磁干扰环境，利用变频器等设备模拟井下复杂电磁场景，对精密电子设备进行对比测试。结果显示，未采取防护时，干扰源附近的模拟万用表测量误差可达80%，基于微控制器的数字电子钟出现频繁闪烁、时间显示失真等现象；当以吸收器覆盖设备外部后，模拟万用表误差控制在2%以内，满足工业级精度要求，数字电子钟显示也迅速稳定恢复。同时，信号测试显示该装置可阻断Wi-Fi信号并显著衰减移动通信信号，继续从侧面体现其电磁抑制能力。 从影响层面看，该类技术若能稳定应用，将在多个环节带来增量价值：其一，提升监测数据可信度，降低误报漏报风险，为瓦斯监测、设备状态感知等关键系统提供更稳定的工作条件；其二，减少因电磁干扰导致的通信中断与设备故障，增强井下协同效率；其三，透明特性使工作人员可在防护状态下观察设备运行指示与告警信息，减少频繁拆装带来的维护成本与二次风险。参与测试的煤矿工程师认为，透明可视与电磁防护兼顾的设计，契合井下“实时观察、快速处置”的现场需求。 在对策层面，当前智慧矿山建设正在从“单点智能”走向“系统智能”，对电磁兼容提出更高要求。以往电磁治理更多依赖设备选型、布线隔离和局部屏蔽等工程手段，而面向多源、多频、动态变化的干扰环境，需要材料与结构层面的解决方案与工程措施联合推进。此次研发成果在材料体系上强调耐腐蚀、抗潮湿，适配井下多尘高湿环境；制造方式上提出可通过3D打印等手段实现批量化生产与现场部署，具备从实验走向应用的可转化基础。下一步仍需在长期稳定性、不同频段下的指标边界、与既有设备系统的兼容性等开展更大规模验证，并建立适用于井下场景的安装、检修与评估规范。 从前景看，电磁干扰并非煤矿独有问题。随着工业物联网加速部署、传感器密度提升、智能装备广泛应用，制造业车间、港口物流、地下空间等复杂场景同样面临电磁兼容挑战。光学透明与电磁吸收兼顾的材料方案，若能形成可复制的工程产品体系，有望拓展至精密仪器防护、工业传感器稳定运行保障等领域，成为提升工业系统可靠性的基础支撑技术之一。随着技术成熟和产业化推进，其应用边界与场景适配度仍有望进一步扩大。
这项创新成果展示了产学研协同攻关的成效。面向国家重大需求的科研工作——既要突破基础研究瓶颈——更要解决工程化难题。随着我国向深地、深海等极端环境拓展，此类技术突破将发挥更大作用。