高熵碳化物陶瓷作为一种新型介电损耗吸波材料，因其可调的组成和“鸡尾酒效应”而被广泛关注。为进一步优化微波吸收性能，将磁性元素引入高熵陶瓷基体已成为一种极具前景的研究方向。
在各种磁性过渡金属中，钴元素因其强磁性和高居里温度而备受关注。关于(Hf0.2Zr0.2Nb0.2Ta0.2Co0.2)C陶瓷的微波吸收特性的研究微乎其微。且钴含量变化对微波吸收性能的影响机制，尤其是通过调控钴含量能否实现基体磁导率调节、降低介电常数主导作用并构建介电-磁损耗协同机制等问题，也有待深入探索。
针对以上问题，轻质复合材料团队提出了通过聚合物衍生法成功合成了(Hf(1-x)/4Zr(1-x)/4Nb(1-x)/4Ta(1-x)/4Cox)C (x=0.14, 0.18, and 0.20)陶瓷粉末，并通过调整磁性元素钴的含量优化样品的磁导率和介电常数。所得高熵陶瓷粉末呈现出FCC结构，并且有局部晶格应变的存在。且晶格应变足以改变局部晶格参数，引起晶格畸变。研究发现，(Hf0.215Zr0.215Nb0.215Ta0.215Co0.140)C陶瓷在14.01 GHz频率和3.10 mm厚度条件下表现出优异的反射损耗（RLmin），达到-37.95 dB。该高熵陶瓷粉末不规则形貌和颗粒间的空隙增强电磁波在材料内部的衰减。钴元素的引入增加了陶瓷基体中的晶格缺陷和异质结界面，从而进一步增强了界面极化和偶极极化反应。结果表明，(Hf0.215Zr0.215Nb0.215Ta0.215Co0.140)C高熵陶瓷表现出最高的介电常数和磁导率以及适中的电导率，在极化弛豫、传导损耗和磁损耗之间实现了最佳平衡。在介电损耗主导、磁损耗协同辅助的作用下，该材料实现了阻抗匹配与高衰减常数之间的平衡，从而展现出最优的微波吸收性能。这项工作揭示了钴掺杂高熵碳化物作为轻质高效微波吸收材料的应用前景。这些发现为理解成分-结构-性能关系及损耗机制提供了关键见解，为设计用于电磁波衰减的高熵陶瓷提供了指导。
图 1 (Hf(1-X)/4Zr(1-X)/4Nb(1-X)/4Ta(1-X)/4CoX)C (X=0.14, 0.18, and 0.20)陶瓷微结构、电磁吸波性能及吸波机制
相关成果以“Boosting microwave attenuation in high-entropy carbide ceramics via magnetic Co incorporation and microstructural engineering”题目发表在《Journal of Advanced Ceramics》上。该期刊为中科院一区，2025年影响因子为16.6，位列Web of Science核心合集中“材料科学，陶瓷”学科同类期刊第1名。23级硕士研究生王赛迪及24级硕士研究生欧阳奕旻为共同一作，张涛教授及杜斌副教授为共同通讯，广州大学为第一署名单位。研究受到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市科技计划项目基础与应用基础研究及广州市材料科学与工程重点学科的资助。
文章链接：Wang S, Ouyang Y, Guo L, et al. Boosting microwave attenuation in high-entropy carbide ceramics via magnetic Co incorporation and microstructural engineering. Journal of Advanced Ceramics, 2025, Doi：10.26599/JAC.2025.9221177.
同时，也使用聚合物衍生法将磁性元素铁成功引入高熵陶瓷基体中，合成了具有FCC结构的(Hf(1-X)/4Zr(1-X)/4Nb(1-X)/4Ta(1-X)/4FeX)C(X = 0.10, 0.14, 0.16, 0.18, and 0.20)单相高熵陶瓷粉末。该陶瓷粉末颗粒呈现出不规则形态，无明显结构特征，且可观察到较小颗粒附着在较大颗粒表面，过渡金属元素分布均匀，且金属元素与碳之间形成了化学键。研究发现，(Hf0.2Zr0.2Nb0.2Ta0.2Fe0.2)C陶瓷在3.16 mm厚度、10.77 GHz频率下的最小反射损耗（RLmin）为-61.62 dB。当厚度为3.72 mm时，最大有效吸收带宽（EABmax）达到10.62 GHz。(Hf0.21Zr0.21Nb0.21Ta0.21Fe0.16)C陶瓷在3.00 mm厚度、12.81 GHz频率下的最小反射损耗（RLmin）为-55.36 dB。当厚度为4.10 mm时，最大有效吸收带宽（EABmax）达到9.86 GHz。这种卓越的微波吸收能力归因于衰减常数和阻抗匹配的调控，这些特性通过铁元素的引入得到增强。研究结果表明，(Hf(1-X)/4Zr(1-X)/4Nb(1-X)/4Ta(1-X)/4FeX)C(X = 0.10, 0.14, 0.16, 0.18, and 0.20)高熵陶瓷作为结构-功能一体化材料具有重要潜力，尤其在极端环境下的电磁干扰屏蔽等领域具有广泛应用前景。
图 2 (Hf(1-X)/4Zr(1-X)/4Nb(1-X)/4Ta(1-X)/4FeX)C(X = 0.10, 0.14, 0.16, 0.18, and 0.20)陶瓷微结构及电磁吸波性能
相关成果以“Electromagnetic wave absorption properties of high-entropy carbide ceramics: The role of Fe content in (Hf(1-X)/4Zr(1-X)/4Nb(1-X)/4Ta(1-X)/4FeX)C Compositions”题目发表在《Ceramics International》上。23级硕士研究生王赛迪及23级硕士研究生郭霖威为共同一作，杜斌副教授为第一通讯作者，广州大学为第一署名单位。研究受到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市科技计划项目基础与应用基础研究、广州市材料科学与工程重点学科及广州大学研究生创新训练计划的资助。
文章链接：Wang S, Guo L, Cheng H, et al. Electromagnetic wave absorption properties of high-entropy carbide ceramics: The role of Fe content in (Hf(1-X)/4Zr(1-X)/4Nb(1-X)/4Ta(1-X)/4FeX)C Compositions. Ceramics International, 2025, Doi：10.1016/j.ceramint.2025.08.219.
