近日，中南大学粉末冶金研究院熊翔/文青波教授团队在陶瓷基电磁吸波材料领域取得重要进展，相关成果以“Entropy Modulation Boosted Ultra–Broadband Electromagnetic Wave Absorption of Si(Zr,Hf,Ta,Ti,Nb)BCN Ceramics”为题发表于国际顶级期刊《Advanced Materials》。我院2023级硕士研究生王中奇为本文第一作者，文青波教授和熊翔教授为共同通讯作者。
传统聚合物转化SiBCN陶瓷因缺乏足够的介电/传导损耗相，电磁波吸收性能有限，且难以在小于2mm的薄厚度下实现超宽带吸收。针对这一瓶颈，研究团队创新性地将熵调控策略引入SiMBCN陶瓷体系（M = Zr, Hf, Ta, Ti, Nb），提出并系统研究了熵调控策略对陶瓷微观结构、介电性能及电磁波吸收性能的影响，实现了对复相陶瓷中不同相的结晶行为的选择性动力学调控，改变了相析出的路径和最终产物的微观结构。在退火温度与熵调控的协同作用下，SiZrHfNbBCN陶瓷（含三种金属元素）形成独特的核壳结构，内核由富含界面的ZrHfNbCN/Si3N4/Cfree纳米晶组成，外壳为低介电的β-Si3N4基壳层，该结构巧妙地平衡了阻抗匹配与介电损耗之间的矛盾。密度泛函理论计算进一步揭示了晶格畸变与界面电荷转移增强局部电荷不均匀性，从而显著提升了极化损耗能力。得益于上述协同优化，SiZrHfNbBCN陶瓷在1.9mm厚度下实现了7.65GHz的超宽带有效吸收带宽，在2.35mm厚度下实现X波段（8–12GHz）全频段覆盖，最小反射损耗（RLmin）达到−42.4dB，优于目前已报导的所有厚度小于2mm的聚合物转化陶瓷吸波材料。该研究确立了熵调控作为设计先进聚合物转化陶瓷吸波材料的另一关键维度，突破了传统退火温度与化学成分的调控局限，为聚合物先驱体陶瓷在电磁功能材料领域的应用提供了新的思路。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.74683。
图1 熵调控策略及SiMBCN陶瓷微观结构与电磁波吸收性能示意图
（一审：文青波 二审：李卉淼 三审：刘彬）
