我国正处于推进制造强国和创新驱动发展的阶段。具有优良吸波性能的高熵合金在军工，航天等高技术产业中发挥着重要作用。通过开发先进的吸波材料，可以提高我国通讯安全维护和设备防护领域的核心竞争力，推动产业从低附加值向高附加值转型。国防领域对具有高效电磁波吸收效果的新材料有较高的需求。例如，在热部件中使用高熵合金。通过开发优良性能的高熵材料，可以达到高效、宽频电磁波吸收，并可提升其高温热稳定性和抗氧化能力、推动军工产业的发展。目前我国在高性能材料领域仍然面临一定的技术壁垒和依赖进口的局面，通过开发具有优良性能的高熵合金，可以提升我国在材料科学和工程领域的研发创新能力，减少对进口材料的依赖，保障国家关键产业的可持续发展。

高熵合金因其因其独特的热力学的高熵效应、结构的晶格畸变效应、动力学的迟滞扩散效应以及组元的协同增效作用，近年来已成为合金领域研究的热点。在电磁波吸收领域，通过高熵合金的组分设计与晶格结构调控，不仅可以调控吸波材料的介电性能与磁性性能，实现其阻抗匹配特性与吸波性能调控，还可以提高其高温热稳定性和抗氧化性能力。

（1）本项目将制备不同组分高熵合金，重点探究Co组分对于FeCoNi基高熵合金微观结构的形成机理所产生的影响。在本项目中，采用溶剂-模板法，以2-甲基咪唑（2-MIM）为骨架，金属盐为负载体，同时采用甲醇作为溶剂进行纳米粒子的合成。本项目拟采用Co(NO₃)₂、Ni(acac)₂、Fe(acac)₃、Zn(acac)₂和Cu(acac)₂等金属盐，控制金属配比得到不同形貌、组分含量的高熵合金（HEA）纳米粒子。

（2）对HEA纳米粒子进行高温惰性气体环境（650 ℃、700 ℃、750 ℃，氩气气氛）碳化处理得到高熵合金氧化物（HEC），最终得到十二面体纳米粒子，测试高熵合金氧化物的吸波性能。本项目拟探究晶相和结构缺陷对吸波性能的影响，探索晶格畸变与阻抗匹配的作用机制，为综合性能优异的吸波材料的开发与应用提供理论和实验依据，可满足高技术领域应用需求。本研究实验流程图如图1所示。

图 1 本研究实验流程图

在测试方面，采用X 射线衍射（XRD）对高熵合金进行晶相结构分析，场发射扫描电子显微镜（SEM）以及高分辨透射电子显微镜（HRTEM）对不同组分的高熵合金纳米粒子进行形貌对比分析；使用热重分析仪（TGA）对纳米粒子的高温稳定性进行测试；使用振动样品磁强计（VSM）对纳米粒子磁性能；使用矢量网络分析仪对电磁参数进行测试；使用四探针测试仪对纳米粒子的电导率进行测试。

高熵合金材料以其优良的电磁波吸收能力和高韧性，塑性的特点在防撞吸能装置，装甲材料，热部件材料中得到广泛应用。为满足日益增长的应用需求，FeCoNi基高熵合金材料应兼具高吸波性能、高温稳定性、优异的加工性能等。理想的吸波材料应兼具高阻抗匹配能力、强损耗能力等特点。典型的面心立方晶格（Face Center Cubic, FCC）结构FeCoNi基高熵合金材料虽在室温下具有优异塑性，但强度不足，体心立方晶格（Body Center Cubic, BCC）结构材料室温屈服强度高，但塑性变形较差，因此，研究人员常选择多相高熵复合材料，拓展高熵合金的成分设计和性能优化空间。

对于FeCoNi基共晶高熵合金的成分设计，国内外主要采用二元共晶点耦合混合焓方法设计共晶高熵合金，即以Fe、Co、Ni元素分别与Nb元素形成的二元共晶点成分为基础，熔炼合金样品相组成和微观组织表征，然后耦合二元共晶点成分与各元素间的混合熵进行FeCoNi基共晶高熵合金成分设计再通过实验验证方法的有效性，最后可推广到包含Ta、Hf、Zr的四元（及高阶）FeCoNi基共晶高熵合金成分设计。然而此类方法均局限在特定的相组成（以开发的比如FCC+BCC、双相和BCC+B2双相等）和特定的元素（如Ta、Nb、Hf、Zr和Ti等）上，对于元素含量和种类可以调整优化的空间非常小，这严重限制了更多成分的开发和性能的发掘。四元FeCoNi基共晶高熵合金的成分设计难点便在于如何对关键形成元素进行成分优化，得到具有完全共晶组织的高熵合金成分，并能将此设计方法推广应用。对于更高阶的FeCoNi基共晶高熵合金则需要在此前设计四元FeCoNi基共晶高熵合金方法的基础上将关键元素（Ta、Nb、Hf、Zr和Ti等）中一种元素拓展到几种不同种类和数目的元素，拓展此前共晶高熵合金设计方法的应用范围。

目前用于吸波领域的高熵材料主要通过球磨法和模板法制备。其中，常见的模板包括无机物、聚合物和金属-有机骨架（Metal-Organic Frameworks， MOFs）材料，其中MOFs材料是一类晶体多孔材料，由金属离子或金属簇与多齿有机配体通过强配位键连接并进一步通过自组装获得，一般来说，用于形成MOFs的有机配体包括但不限于：三聚氰胺、2-甲基咪唑、均苯三甲酸和柠檬酸三钠等。由于有机配体会在高温惰性气体下发生热解并发生组分转变，因此MOFs也被认为是制备各种功能材料的优良前驱体。但对于FeCoNi基共晶高熵合金的结构设计存在较多难点，由于有机骨架的金属节点有限，而且多元金属的引入有可能导致结构破坏，所以针对FeCoNi基高熵合金的结构设计还需进行相关研究。

（1）针对高熵合金的制备中实现多金属掺杂后结构无法再调控的问题，发展了一种溶剂-模板法的合成策略。项目的实现依赖于稳定的十二面体结构的创建，通过室温搅拌的方法快速高效得到形貌可控、粒径均匀的高熵纳米粒子，选2-甲基咪唑作为有机骨架，可以保证其与金属离子具有良好的配位反应，更好地保证纳米粒子结构的稳定和粒子间的独立性，同时对吸波性能的稳定实现有所助益。

一、技术路线、拟解决的问题  

  通过溶剂法合成高熵合金纳米粒子，选择甲醇作为反应溶剂，并严格控制Co(NO₃)₂、Ni(acac)₂、Fe(acac)₃、Zn(acac)₂和Cu(acac)₂等金属盐的配比，梯度控制反应及老化时间，研究高熵纳米粒子的形成机理以及组分对于高熵纳米粒子形貌的影响。在不同碳化温度（650 ℃、700 ℃、750 ℃，氩气气氛）下实现有机物的碳化并测试了相应的电磁参数、分析磁滞回线，进行吸波性能对比测试，进一步明确高熵合金晶格结构与吸波性能的对应关系。

二、预期成果

1. 通过合理选择金属配比及老化时间，可以成功制备出不同性质的高熵合金；

2. 通过不同组成的高熵合金的性能对比测试，可以探究拥有较高微波吸收性能高熵合金；

3. 积极参加各类大学生竞赛；

4. 争取发表 SCI 收录的论文1篇。

2025.02-2025.03 进行相关文献的查阅，讨论制定项目研究方案

2025.04-2025.06 探究出最佳金属配比和老化时间

2025.07-2025.11 制备不同形貌的高熵合金纳米粒子

2025.12-2026.03 进行吸波性能对比测试，探究金属组分对吸波材料性能的影响

2026.04-2026.05 进行数据处理、统计与分析，撰写相关专利与学术论文