导语
面对复杂环境下电磁防护与多功能集成的迫切需求，北京理工大学曹茂盛教授团队与东南大学曹祺研究员合作在Advanced Functional Materials上发表重要研究成果。该研究通过开发"稀土固定+高压分散"结合闪蒸焦耳加热（FJH）的新策略，在50毫秒内成功制备出多相高熵碳球材料，实现了宽频电磁吸收（6.85 GHz）、优异耐腐蚀性和光响应性的多功能协同，为恶劣环境下的电磁防护材料设计提供了新思路。
研究亮点
超快合成：50毫秒内完成材料制备，大幅提升合成效率
宽频吸收：有效吸收带宽达6.85 GHz，覆盖X和Ku波段
多功能集成：兼具优异电磁衰减、耐腐蚀和光响应性能
结构创新：构建多相高熵结构，实现缺陷与界面协同调控
图文解析
图1展示了材料的制备流程与微观结构。通过"稀土固定-高压分散"策略将六种金属硝酸盐锚定于碳纤维表面，经FJH高温快速处理形成高熵合金和高熵氧化物两相结构。TEM分析显示两相间形成原子级界面接触，为极化弛豫提供了结构基础。
图2揭示了多相结构对电磁响应的调控机制。XRD显示随着稀土含量变化，材料呈现FCC/BCC双相特征，通过调控相组成可精确调节介电性能，最大介电虚部达42.36。Cole-Cole曲线表明多相界面引入多种极化机制，为宽频吸收奠定基础。
图3分析了多相协同的微波衰减机制。通过Debye弛豫模型区分了四种损耗机制的贡献，发现高熵组态可拓宽弛豫时间分布。HEO和HEA两相的协同作用使材料有效吸收带宽达5.33 GHz，显著优于单相结构。
图4展示了碳-氧双缺陷的协同增强效应。通过调控FJH温度实现碳缺陷与氧空位的浓度平衡，最优样品在30%填充量下实现6.85 GHz的吸收带宽和-39.08 dB的反射损耗，具备近完美匹配特性。
图5通过DFT计算揭示了氧空位的微波衰减机理。发现HEA与HEO在费米能级处的态密度差异驱动界面电荷迁移，氧空位作为电子陷阱显著增强界面极化损耗，其浓度与形成能直接影响弛豫峰位。
图6验证了材料的综合性能。雷达散射截面衰减达26.38 dB，在3.5% NaCl溶液中表现出优异耐腐蚀性，同时具备稳定的光电流响应（增幅0.326 μA cm⁻²），展现出在恶劣环境下的应用潜力。
技术支撑
本研究采用的闪蒸焦耳加热技术路线，在以下关键环节体现了较高的技术要求：
毫秒级过程控制：50毫秒内完成反应需要设备具备极快的热响应能力
多组分均匀性：六种元素的均匀分布依赖稳定的温度场控制
高温场精确调控：>2000 K的瞬时高温需要精确的能量管理
气氛保护需求：防止氧化需要可靠的惰性气氛维护
该研究采用的超快合成方案，其工艺参数与现有高温技术平台的性能特点具有良好匹配度，特别是在快速热加工和多元组分控制方面的技术积累，为复杂功能材料的制备提供了有效支持。
总结与展望
本研究通过创新性的"稀土固定+高压分散"结合闪蒸焦耳加热策略，成功实现了多相高熵材料的高效制备，解决了传统方法在能耗、周期和结构控制方面的技术瓶颈。该材料展现出卓越的宽频电磁吸收性能、耐腐蚀性和光响应性，为复杂环境下的电磁防护材料设计提供了新的技术路径。
该工作为多功能高熵材料的发展提供了重要借鉴，未来可进一步探索材料在特定应用场景中的性能优化和规模化制备工艺，推动其在军民融合领域的实际应用。
文献信息：
Multiphase High‐Entropy Carbon Sphere: Defect Engineering and Multispectral Electromagnetic Response.
Lu‐Yang Li; Ji‐Xing Bai; Zhuang Ma; et al.
Advanced Functional Materials, 2025.
DOI: 10.1002/adfm.202519905
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