新型火车车厢，带给你畅通无阻的手机信号

材料牛注：还在担心火车上手机信号不好吗？洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究者们和制造业的合作伙伴一起研发了一种新型车窗，在保证车厢内乘客舒适的同时，手机也有良好的信号。妈妈再也不用担心我在火车上失联啦！

搭乘火车旅行也许很快，但是火车上的手机信号往往不好。为了改善车厢隔热的效果，车窗大多使用了超薄的金属涂层。这导致现代的火车车厢成了“阻挡微波”的金属盒子，也就是物理学上所谓的法拉第笼。

在铁路行业，能源的利用是至关重要的：火车消耗三分之一的能源用于车厢供暖，其中大约3%会从车窗缝隙溜走。和没有特殊处理的车窗相比，具有超薄金属涂层的双层玻璃车窗能够提高能源的利用率。

但是问题在于，金属涂层极大地削弱了通讯信号。目前为止手机运营商和铁路公司使用的解决方案是在列车中安装信号增强器或者中继器。但中继器在安装和维持方面都很贵，为了跟上日新月异的信息技术还需要定期更换。而且每一个中继器都相当耗电。

一种激光划线涂料

来自EPFL纳米技术小组超薄涂层的电子专家Andreas Schüler有另外一个想法：“制作金属涂层使其无法透过热波（微米尺寸），但可以透过可见光（纳米尺寸）和手机的电磁波（厘米尺寸）。”这是如何做到的呢？“用特殊的激光处理金属涂层，我们可以改进法拉第笼，使信号穿过车窗。”Schüler说。

要做到这一点，金属涂层里面需要用高精度的激光划上特殊结构。不超过2.5%的金属涂层表面需要被激光划线消融。最终的图案几乎无法用眼睛看到，也不会影响车窗的隔热性能。

制造业合作伙伴也相当给力

初步实验测试非常具有说服力。几个制造商合作伙伴都加入了研究团队，由于玻璃制造商AGC Verres Industriels的技术和Class4Laser的专业知识，团队制造出玻璃样品的原型并通过了测试。来自瑞士南方应用科技大学（SPUSI）的专家已经演示了这项工作。

为美国劳工统计局（BLS）节约能源

但是革新的玻璃材料还需要在实际应用中证明它的耐用性。为提升列车的能源利用率，BLS相当支持新车窗的测试。第一个完整尺寸的车窗在AGC Verres Industriels的车间生产，局部安装在NINA型机动式火车上。

在BLS的工业车间和伯尼尔—图恩的列车线路上，瑞士电信公司和SUPSI测试了新车窗的功效。测试结果符合研究者的预期。Schüler说，“透过激光处理的隔热玻璃，手机接收的信号和透过普通玻璃时一样好。”

结果是，BLS已经决定在其大部分的36NINA列车上安装这种新型车窗。作为公司“列车现代化”的一部分，安装将从2016年9月开始。BLS的NINA舰队经理Quentin Sauvagnat说：“我们承诺给市场带去新产品，在不影响乘客手机接收信号的情况下提高列车的能源利用率。”多亏了这个产品，我们不再需要昂贵的信号中继器了。

接下来是频率选择性建筑物吗？

当这种技术成熟了，下一个应用可能是建筑物。据Schüler说：“一些玻璃建筑同样扮演中法拉第笼的角色，随着事物和网络关联越来越大，提升建筑材料的性能引起了极大的关心。更宽泛的说，是为了使材料的频率选择性更高，例如，想象一个建筑材料可以穿透电磁波，但不会泄露Wi-Fi，这样就增强了企业的保密性。”

原文链接：Train Windows That Combine Mobile Reception and Thermal Insulation.

本文由编辑部杨洪期提供素材，Meadow编译，点我加入材料人编辑部。