新型火車車廂，帶給你暢通無阻的手機信號

材料牛注：還在擔心火車上手機信號不好嗎？洛桑聯邦理工學院（EPFL）的研究者們和制造業的合作伙伴一起研發了一種新型車窗，在保證車廂內乘客舒適的同時，手機也有良好的信號。媽媽再也不用擔心我在火車上失聯啦！

搭乘火車旅行也許很快，但是火車上的手機信號往往不好。為了改善車廂隔熱的效果，車窗大多使用了超薄的金屬涂層。這導致現代的火車車廂成了“阻擋微波”的金屬盒子，也就是物理學上所謂的法拉第籠。

在鐵路行業，能源的利用是至關重要的：火車消耗三分之一的能源用于車廂供暖，其中大約3%會從車窗縫隙溜走。和沒有特殊處理的車窗相比，具有超薄金屬涂層的雙層玻璃車窗能夠提高能源的利用率。

但是問題在于，金屬涂層極大地削弱了通訊信號。目前為止手機運營商和鐵路公司使用的解決方案是在列車中安裝信號增強器或者中繼器。但中繼器在安裝和維持方面都很貴，為了跟上日新月異的信息技術還需要定期更換。而且每一個中繼器都相當耗電。

一種激光劃線涂料

來自EPFL納米技術小組超薄涂層的電子專家Andreas Schüler有另外一個想法：“制作金屬涂層使其無法透過熱波（微米尺寸），但可以透過可見光（納米尺寸）和手機的電磁波（厘米尺寸）。”這是如何做到的呢？“用特殊的激光處理金屬涂層，我們可以改進法拉第籠，使信號穿過車窗。”Schüler說。

要做到這一點，金屬涂層里面需要用高精度的激光劃上特殊結構。不超過2.5%的金屬涂層表面需要被激光劃線消融。最終的圖案幾乎無法用眼睛看到，也不會影響車窗的隔熱性能。

制造業合作伙伴也相當給力

初步實驗測試非常具有說服力。幾個制造商合作伙伴都加入了研究團隊，由于玻璃制造商AGC Verres Industriels的技術和Class4Laser的專業知識，團隊制造出玻璃樣品的原型并通過了測試。來自瑞士南方應用科技大學（SPUSI）的專家已經演示了這項工作。

為美國勞工統計局（BLS）節約能源

但是革新的玻璃材料還需要在實際應用中證明它的耐用性。為提升列車的能源利用率，BLS相當支持新車窗的測試。第一個完整尺寸的車窗在AGC Verres Industriels的車間生產，局部安裝在NINA型機動式火車上。

在BLS的工業車間和伯尼爾—圖恩的列車線路上，瑞士電信公司和SUPSI測試了新車窗的功效。測試結果符合研究者的預期。Schüler說，“透過激光處理的隔熱玻璃，手機接收的信號和透過普通玻璃時一樣好。”

結果是，BLS已經決定在其大部分的36NINA列車上安裝這種新型車窗。作為公司“列車現代化”的一部分，安裝將從2016年9月開始。BLS的NINA艦隊經理Quentin Sauvagnat說：“我們承諾給市場帶去新產品，在不影響乘客手機接收信號的情況下提高列車的能源利用率。”多虧了這個產品，我們不再需要昂貴的信號中繼器了。

接下來是頻率選擇性建筑物嗎？

當這種技術成熟了，下一個應用可能是建筑物。據Schüler說：“一些玻璃建筑同樣扮演中法拉第籠的角色，隨著事物和網絡關聯越來越大，提升建筑材料的性能引起了極大的關心。更寬泛的說，是為了使材料的頻率選擇性更高，例如，想象一個建筑材料可以穿透電磁波，但不會泄露Wi-Fi，這樣就增強了企業的保密性。”

原文鏈接：Train Windows That Combine Mobile Reception and Thermal Insulation.

本文由編輯部楊洪期提供素材，Meadow編譯，點我加入材料人編輯部。