近日，我校化工学院滕英跃教授研究团队联合太原理工大学物理与光电工程学院张雍家副教授团队，在宽频高效电磁波吸收材料的原子级精准调控领域取得重要突破。
随着5G通信技术与电子信息产业的高速发展，电磁辐射污染已成为影响精密设备运行、人体健康与国防安全的重要问题，开发兼具强衰减能力与宽吸收带宽的高性能电磁波吸收材料，是当前化工功能材料领域的前沿研究方向。碳化硅（SiC）凭借优异的化学稳定性、高温抗氧化性与力学性能，是极具工程应用价值的高温吸波材料候选。但其本征介电损耗不足、阻抗匹配性能不佳的固有缺陷，长期制约着吸波性能的进一步跃升。现有研究已证实堆垛层错作为典型晶体缺陷，可有效优化SiC的吸波性能，但缺陷的形成多为热力学自发过程，密度难以实现精准梯度调控，无法最大化释放缺陷结构的性能增益。针对这一关键科学瓶颈，研究团队依托化工过程调控思路，提出了一种与前驱体碳空位水平相关联的堆垛层错（SFs）梯度工程新策略。
图1：SFs对SiC电磁波吸收性能影响的DFT研究以及吸波机制示意图
团队以不同发酵程度的生物质小麦面筋为原料，通过调控化工过程参数制备具有梯度碳空位浓度的碳前驱体，再经高温固相反应与硅源作用，成功在SiC纳米线中实现了堆垛层错密度的连续精准调制。结合多维度结构表征与密度泛函理论计算，研究从原子层面阐明了作用机制：碳空位可通过引发局部晶格应变、破坏碳原子四面体配位，诱导SiC堆垛层错的形成；而堆垛层错诱导的晶格畸变会强化电荷局域效应，协同激活偶极极化、界面极化、缺陷偶极极化多重损耗通路，显著提升材料的电磁波耗散能力。
图2：SiC NWs的电磁波吸收性能
经系统性能测试，优化制备的高堆垛层错密度SiC纳米线展现出优异的吸波性能：在3.47 mm厚度下最小反射损耗可达−66.35 dB，在1.6 mm厚度下最大有效吸收带宽可达4.27 GHz，综合吸波性能处于近年已报道SiC基吸波材料的国际先进水平。
该工作充分发挥化工学科的过程调控优势，实现了陶瓷基功能材料的原子级缺陷精准设计，不仅开发了绿色低成本、缺陷密度可控的SiC纳米线合成方法，也为缺陷工程在化工功能材料中的应用拓展了全新研究范式。相关研究成果以“Atomic-scale stacking fault gradient engineering in SiC nanowires for broadband electromagnetic wave absorption”为题，正式发表于国际期刊《Chemical Engineering Science》，标志着我校在化工功能材料方向的研究实力获得国际权威认可，为高温电磁防护、电子设备电磁兼容、国防隐身等领域的技术发展提供重要理论支撑。（研究成果DOI: 10.1016/j.ces.2026.124444）
文字、图片：化工学院
