单源前驱体SiTiBOC陶瓷的多相协同增强机制及其高效可调微波吸收性能研究

针对SiOC基材料因阻抗匹配不足导致电磁波吸收性能受限的问题，研究人员通过聚合物衍生陶瓷法（PDCs）成功合成SiTiBOC陶瓷，通过Ti/B元素协同掺杂实现阻抗匹配优化（Z≈1），获得-61.58 dB的最小反射损耗（RLmin ）和2.70 GHz的有效吸收带宽（EAB），雷达散射截面（RCS）模拟显示其隐身性能显著优于完美电导体（PEC），为新一代高效吸波材料设计提供新策略。

　　

随着5G通信技术的普及，电磁污染问题日益凸显，精密仪器干扰和健康风险亟待解决。当前高性能吸波材料普遍存在制备工艺复杂、阻抗匹配不佳等瓶颈，而传统SiOC陶瓷虽具备优异耐高温性和化学稳定性，但其单一介电损耗机制难以满足高效吸波需求。如何通过材料设计实现阻抗匹配与损耗能力的协同提升，成为该领域的关键科学问题。

针对这一挑战，中国某研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表研究，提出通过多元素协同策略优化SiOC陶瓷性能。研究人员采用聚合物衍生陶瓷（PDCs）结合溶胶-凝胶法，以三乙氧基乙烯基硅烷（TEOS）、二甲基二乙氧基硅烷（DMDES）、硼酸和钛（IV）2-乙基己醇盐为原料，在1400°C下成功制备SiTiBOC陶瓷。通过钛（Ti）和硼（B）的协同掺杂，调控材料介电性能与空间间隙结构，实现了阻抗匹配（Z≈1）与多重损耗机制的耦合增强。

关键技术方法
研究通过低温交联-高温热解两步法制备块体陶瓷，利用X射线衍射（XRD）和拉曼光谱分析相组成与碳结构演变，采用矢量网络分析仪测试电磁参数，结合雷达散射截面（RCS）模拟评估隐身性能。

研究结果

材料制备与结构分析
Ti/B共掺杂促使SiTiBOC陶瓷形成丰富的异质界面和缺陷碳结构，XRD显示TiC相与无序碳共存，拉曼光谱证实B元素促进碳石墨化，为偶极极化和导电损耗提供活性位点。

电磁波吸收性能
在10.70 GHz频率下实现-61.58 dB的RL_min
，EAB达2.70 GHz（1.7 mm厚度覆盖15.21–17.91 GHz）。材料内部多重反射和界面极化显著增强损耗能力，TiC相提升导电损耗，B掺杂调控介电常数。

雷达隐身性能
RCS模拟显示，相比完美电导体（PEC），SiTiBOC陶瓷在0°入射角实现10.15 dB·m²
的RCS缩减，-45°时最低RCS值达-55.2 dB·m²
，证实其宽频隐身潜力。

结论与意义
该研究通过Ti/B多相协同策略，突破SiOC陶瓷阻抗匹配与损耗能力的平衡难题，所制备的SiTiBOC陶瓷兼具超强吸波性能（RL_min
<-60 dB）和宽频吸收特性，其简易的PDCs制备工艺更利于规模化应用。研究为新型轻量化隐身材料设计提供理论依据，在军事隐身涂层和民用电磁防护领域具有重要应用前景。