内蒙古科技大学研制出异维结构电磁材料和高熵陶瓷电容器

近日，我校材料科学与工程学院李雍教授团队在微波吸收、电介质能量存储材料等无机功能材料的相关研究取得重要进展，相应科研成果发表在材料领域权威期刊《Advanced Materials》（IF=26.8）和《Advanced Functional Materials》（IF=19）上。

工作一：异维结构多谱电磁响应在微波吸收和多模光探测中的应用

物联网、大数据、电磁防护等新兴技术的快速发展，正推动社会步入智慧生活时代。电磁功能材料与器件在其中扮演着关键角色，为多个前沿领域提供核心支撑。作为信息交互与数据集成的基础，这类材料应用前景广阔，但目前多数受限于结构特性，仅能工作在单一频段，制约了其性能提升与功能扩展。因此，开发具有多频谱响应与多功能集成能力的新型电磁功能材料，已成为一项紧迫而重要的研究方向。该团队设计并制作了具有多尺度极化异质界面的Fe0.9Ni0.075Ho0.025/C异维结构（HHD-FNH/C），实现了新型的多光谱耦合电磁响应。结果表明，HHD-FNH/C具有优异的宽带微波吸收性能（8.96 GHz）。同时，HHD-FNH/C超材料在2-18 GHz范围内实现了高达14.74 GHz的有效吸收带宽。此外，HHD-FNH/C通过紫外光调节极化强度实现原位调节吸收频率，从而在毫米波吸收器和天线中实现多光谱频率选择功能。HHD-FNH/C光电探测器可将紫外光信号同时转换为微波电磁信号和静电信号，这种独特的功能实现了抗干扰通信系统在模拟和数字信号下运行。这项工作证明了HHD-FNH/C异维结构在多功能电磁应用中的巨大潜力，为多光谱电磁材料提供了新的设计思路。

相关成果“Multispectrum Electromagnetic Response in FeNiHo/C Heterodimensional Structure for Microwave Absorption and Multi-mode Photodetection”发表于材料学科国际顶级期刊《Advanced Materials》。内蒙古科技大学李雍教授和郝喜红教授，哈尔滨师范大学李林教授，北京理工大学曹茂盛教授为论文的共同通讯作者，材料科学与工程学院硕士研究生崔奎斌、何成龙和机械学院博士研究生武建华共同为论文第一作者，内蒙古科技大学为第一通讯单位。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202510507

工作二：微纳工程设计助力高熵陶瓷电容器实现高性能储能

多层陶瓷电容器（MLCC）作为脉冲功率器件的核心部件，广泛应用于新能源汽车、微波通信、先进医疗设备等各个领域。相比于电池等传统储能器件，MLCC的储能过程不涉及化学反应，而是通过在外电场的作用下操纵电荷位移来实现的。这种机制使MLCC拥有超高的功率密度和极快的充放电速率。然而，受限于基体陶瓷材料固有的剩余极化大、击穿电场强度低等问题，大多数MLCC的能量密度和储能效率较低，难以满足现代电气设备小型化、轻量化和集成化的要求。该团队提出了一种基于高熵设计理念的纳微工程。首先将Sr2+和La3+离子逐步引入钛酸铋钠（NBT）陶瓷中，构建了由四方相和菱方相共存的中熵基体组分，称之为连续极性相（CPP）。随后，继续在基体中引入Bi(Mg2/3Nb1/3)O3（BMN），使晶格产生畸变，将系统从初始的中熵状态调制为高熵状态。无序性的增强破坏了原有的CPP，使其重组成一种在纳米尺度上呈现不同极化的结构，称为离散型纳米极性相（DNPP）。这种新的极性结构具有高动态的特点，对外部电场变化的响应速度极快。同时，因其电势分布均匀，也使得击穿电场强度大幅提升。这种高熵策略带来的协同效应全面提升了材料的储能性能，所制备的MLCC在1160 kV/cm的电场下获得了15.6 J/cm3的超高储能密度和90.2%的能量储存效率，验证了所提出的纳微工程的可行性。

该研究成果以“Nano-micro engineering modulating high-entropy multilayer ceramic capacitor for high-performance energy storage”为题发表于《Advanced Functional Materials》上。内蒙古科技大学李雍教授和郝喜红教授，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室刘嘉琦老师、海南大学祁核教授为论文的共同通讯作者，内蒙古科技大学博士研究生武建华为论文第一作者，内蒙古科技大学为第一通讯单位。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202514008

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