在現代軍工中，戰機隱身性能已經成為衡量現代戰機性能的一項重要指標，隱身涂料在一定程度上已經成為決定戰機生存能力的重要材料。尤其是對于時刻處于高溫高速運轉的航空發動機而言，其在運行過程中不可避免地會產生高溫、高噪音，這成為制約戰機隱身性能的難題。為了解決這一難題，科學家們開發了各種先進材料和技術，其中包括在航空發動機某些部件上涂覆電磁波吸收涂層。電磁波（Electromagnetic-wave，EMW）吸波材料可以有效地吸收和耗散電磁波能量，被廣泛應用于航空發動機的外殼和內部熱端部件，吸收雷達電磁波以達到隱身效果。

高效的電磁波吸收（Electromagnetic-wave Absorbing，EMA）材料需要優異的EMW衰減能力，包括磁損耗和介電損耗。此外，阻抗匹配在EMW和吸收材料之間的相互作用中起著關鍵作用，這確保大部分EMW都能進入材料內部，而只有少量的EMW在表面被反射。但既具有優異的耗散能力又具有優異阻抗匹配的電磁材料很少。而高熵合金（High-entropy alloys，HEAs），特別是同時具有磁損耗和介電損耗能力的FeCoNi基HEAs，在EMA領域引起了廣泛的關注。HEAs由多個主要元素組成，其獨特的雞尾酒效應使得多樣性的組元之間產生協同效應，從而表現出優異的性能。另外，組分的多樣性也使得HEAs作為EMW吸波材料具有很大的性能可協調性，以便于實現最佳阻抗匹配和多功能設計。然而，關于如何找到有效的制造方法來同時滿足適當的電磁性能和獨特的結構要求，卻仍然是一個挑戰。

近期，針對制備同時具有優異的EMW耗散能力和良好阻抗匹配的的高熵合金的問題，文章中采用KOH刻蝕法制備了脫合金FeCoNiCuAl HEAs，提高了EMW的耗散能力。相關成果在線發表在應用物理快報Applied Physics Letters，通訊作者為寧波大學姜林文和和廣東省科學院新材料研究所張小鋒。

論文連接：https://doi.org/10.1063/5.0193890

該研究以采用KOH刻蝕法得到的脫合金FeCoNiCuAl 高熵合金（HEAs）為研究對象，探究FeCoNiCuAl 高熵合金脫合金機制及其電磁波吸收（EMA）機理。本文實驗表明，經KOH堿液侵蝕脫合金處理的FeCoNiCuAl高熵合金未發生相變，只侵蝕了表面的金屬鋁，且處理后形貌無明顯變化，仍然保持著高能球磨的片狀結構，各元素分布均勻，如圖1所示。

圖1 (a)各試樣的XRD譜圖和(b)晶粒尺寸、晶格常數、微應變圖; (c) A00和A06樣品的SEM顯微圖和元素分布圖; (d) N²的吸附/解吸曲線和每個樣品的表面積。

同時，與未經脫合金處理的FeCoNiCuAl高熵合金相比，其表面的金屬原子被不同程度的氧化，進而使得氧化層電阻率增加，降低了介電常數，如圖2所示。

圖2 A00和A06的XPS高分辨率光譜: (a)全譜，(b) Al 2p， (c) Fe 2p， (d) Co 2p， (e) Ni 2p， (f) Cu 2p

經脫合金處理后，樣品表面產生了大量的孔隙，有效地增加了表面積，產生的大量固-氣界面使得其在振蕩EMW作用下，界面極化得到增強，此外，樣品表面眾多的孔隙，使得EMW產生多次反射和散射，也增加了EMW能量的消耗，如圖3所示。

圖3 (a)樣品復介電常數實部，(b)樣品復介電常數虛部，以及(c) A00， (d) A02， (e) A04， (f) A06的阻抗匹配圖

此外，由于介電損耗的增強，樣品A02在13.01 GHz時實現最低RL為-56.04 dB，厚度低至2.21 mm。當吸收層厚度薄至2.43 mm時，有效吸收帶仍可達到3.29 GHz。對于A06樣品，當厚度為3.23 mm時，由于阻抗匹配的優化，在6.88 GHz處最低RL可達到-56.12 dB，有效吸收波段為7.36 ~ 10.24 GHz，達到2.88 GHz，如圖4所示。

圖4 [(a)和(b)] A02和[(c)和(d)] A06樣品的三維RL曲線和最佳匹配厚度對應樣品的最低RL圖。

上述工作為制備同時具有優異EMW耗散能力和優異阻抗匹配的的高熵合金提供了實驗方法及數據支持，為通過改變材料的形態來控制高頻電磁特性提供了一種策略，對我國EMA材料領域做出了貢獻。

供稿|熱噴涂研究中心

供圖|熱噴涂研究中心