近日，西安科技大学材料学院赵幸博士团队在高熵陶瓷材料研究领域取得新进展。相关成果以“Ultrafast carbothermal shock synthesis of submicron high-entropy carbides: Dual enhancement of oxidation resistance and microwave absorption”为题，发表于国际材料科学领域知名期刊《Materials & Design》。
高熵碳化物因具有高熔点、高硬度、优异热稳定性以及可调控电磁特性，在航空航天热防护、极端环境服役构件和高温电磁波吸收材料等领域具有重要应用前景。然而，传统高熵碳化物制备方法普遍存在反应温度高、制备周期长、粉体粒径较大和微结构调控困难等问题，限制了其进一步应用。同时，如何实现陶瓷材料抗氧化性能与微波吸收性能的协同提升，仍是该领域面临的重要挑战。
针对上述问题，研究团队提出了一种基于碳热冲击的非平衡超快合成策略，通过精准调控碳含量，快速制备出亚微米级五元和八元高熵碳化物。研究表明，该方法可获得粒径约440 nm的高熵碳化物粉体，并在材料内部构筑非晶碳界面和显著晶格畸变结构。其中，非晶碳界面既可作为氧扩散阻挡层，有效提升材料抗氧化能力，又可形成导电网络，增强电导损耗；晶格畸变诱导产生的空位缺陷则有助于增强界面极化和电磁损耗，从而实现抗氧化性能与微波吸收性能的双重提升。
性能测试结果显示，所制备高熵碳化物的氧化起始温度达到565 ℃；在1.2 mm厚度下，最小反射损耗可达−43 dB，有效吸收带宽达到5.12 GHz，并表现出超过30 dBm2的雷达散射截面降低能力。该研究为面向极端热—电磁耦合环境的高熵陶瓷材料设计与快速制备提供了新思路，也为航空航天热防护和高温隐身吸波材料的发展提供了重要参考。
西安科技大学为论文第一完成单位，赵幸为论文第一作者，我院白钰航副教授和西安交通大学宋岩副教授为论文通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金项目和国家科技重大专项的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2025.114436
高熵碳化物的焦耳热快速制备、微结构特征及抗氧化/电磁波吸收性能与机理示意图
