隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，對能夠有效控制電磁干擾（EMI）的先進材料的需求也日益增長。無線通信技術(shù)和精密電子設(shè)備的日益普及凸顯了高效電磁干擾屏蔽解決方案的必要性，這對于確保包括航空航天、國防和下一代通信網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的各個領(lǐng)域電子系統(tǒng)的可靠性和性能至關(guān)重要。雖然金屬和碳基復(fù)合材料等傳統(tǒng)電磁干擾屏蔽材料已被廣泛應(yīng)用，但它們存在諸多缺陷，例如，重量過重、易腐蝕和環(huán)境穩(wěn)定性不足。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，陶瓷基電磁干擾屏蔽材料憑借其獨特的性能，作為一種可行的替代方案，正受到越來越多的關(guān)注。

陶瓷材料具有諸多優(yōu)勢，使其成為高效電磁干擾屏蔽解決方案領(lǐng)域的佼佼者。其可調(diào)的介電和磁性，以及優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，使其在高要求應(yīng)用領(lǐng)域*吸引力。然而，盡管陶瓷材料擁有這些優(yōu)勢，但優(yōu)化其導(dǎo)電性和微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，必須開發(fā)兼具輕質(zhì)、高機械強度、熱穩(wěn)定性和優(yōu)異電磁屏蔽性能的陶瓷材料。隨著我們身處日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，這種需求至關(guān)重要。

由鄭州大學(xué)范冰冰教授領(lǐng)銜的材料科學(xué)家團隊近期開展的研究，在陶瓷基電磁屏蔽材料的分析和研發(fā)方面取得了顯著進展。他們的研究綜述全面剖析了電磁屏蔽機制的復(fù)雜性，并探討了先進的合成技術(shù)以及材料優(yōu)化策略，這些對于開發(fā)高性能高溫電磁屏蔽陶瓷至關(guān)重要。該團隊的研究成果強調(diào)了整合微觀結(jié)構(gòu)工程、增材制造、多功能設(shè)計乃至人工智能等原理對于簡化材料開發(fā)流程的關(guān)鍵意義。

在2025年10月27日發(fā)表于權(quán)威期刊《先進陶瓷》（JournalofAdvancedCeramics）上的論文中，范教授及其同事對這些進展進行了詳盡的探討，并圍繞兩個核心視角展開研究：電磁干擾屏蔽的基本原理以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本原理。作者指出，制備有效的陶瓷電磁干擾屏蔽材料需要一種整體方法，全面評估電導(dǎo)率、介電性能和復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)特征之間的相互作用。

隨著溫度升高，傳統(tǒng)陶瓷的電導(dǎo)率和電磁干擾屏蔽性能機制也會發(fā)生變化。在300℃至600℃之間，通�？梢酝ㄟ^摻雜或集成碳質(zhì)材料等工藝來提高電導(dǎo)率。然而，一旦溫度超過1000℃，就會發(fā)生顯著的轉(zhuǎn)變。主要的屏蔽機制不再依賴于傳

導(dǎo)損耗，而是轉(zhuǎn)變?yōu)橛山殡姵谠ズ徒缑鏄O化等現(xiàn)象驅(qū)動的更為復(fù)雜的過程。這種轉(zhuǎn)變既適用于傳統(tǒng)陶瓷，也適用于包括高熵陶瓷在內(nèi)的新興材料。然而，必須指出的是，長時間暴露于高溫下會導(dǎo)致氧化和相變等有害影響，*終損害電磁干擾屏蔽性能。

為了克服這些挑戰(zhàn)，范教授強調(diào)，鑒于高熵陶瓷固有的成分復(fù)雜性和多場耦合環(huán)境，傳統(tǒng)的試錯法已無法滿足需求。而*性原理計算正是在此發(fā)揮作用，它能夠提供關(guān)于材料電子結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和熱物理特性的關(guān)鍵信息。分子動力學(xué)模擬作為一種強大的工具，能夠闡明高溫行為，包括相變以及氧化動力學(xué)和形變行為的復(fù)雜性。結(jié)合能夠捕捉復(fù)雜非線性關(guān)系并推薦*佳成分的機器學(xué)習(xí)模型，研究人員現(xiàn)在能夠更好地駕馭材料開發(fā)領(lǐng)域，顯著減少實驗迭代次數(shù)，并提高整體效率。

可以預(yù)見，該領(lǐng)域的研究重點將擴展到幾個前景廣闊的領(lǐng)域，這些領(lǐng)域有望重新定義電磁干擾屏蔽材料的未來。其中一個重點是設(shè)計寬帶兼容材料，以適應(yīng)新興技術(shù)（例如，5G、6G以及更未來的太赫茲通信）帶來的多樣化通信需求。多功能集成也即將成為一個關(guān)鍵方面，研究人員正在研究不僅可以屏蔽電磁干擾，還可以管理熱負(fù)荷、承受機械應(yīng)力并承受惡劣環(huán)境條件的材料，尤其是在航空航天和高功率電子應(yīng)用中。

此外，智能響應(yīng)材料的研究是該領(lǐng)域一個令人振奮的前沿方向。目前正在進行創(chuàng)新研究，探索能夠動態(tài)響應(yīng)溫度、電場或磁場變化的陶瓷材料，從而實現(xiàn)基于實時條件調(diào)整的新型屏蔽調(diào)控。人工智能的融入進一步加速了這一前沿領(lǐng)域的發(fā)展，有助于快速發(fā)現(xiàn)新材料，并簡化性能預(yù)測和工藝優(yōu)化流程。這種方法顯著克服了傳統(tǒng)試錯法的局限性。

范教授的研究團隊的貢獻遠不止于個人的進步，鄭州大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)的多位研究人員通力合作，共同提升了人們對陶瓷基電磁干擾屏蔽材料的整體理解。他們的研究得到了國家自然科學(xué)基金的大力資助，這凸顯了該研究在當(dāng)代科學(xué)領(lǐng)域的重要意義。

對陶瓷基電磁干擾屏蔽材料的持續(xù)探索，不僅為提升電子和通信領(lǐng)域的性能指明了前進的方向，也為那些需要在極端條件下穩(wěn)定運行的堅固材料應(yīng)用提供了可能。展望未來，先進材料科學(xué)與智能設(shè)計的融合將為突破性進展鋪平道路，重新定義電磁屏蔽解決方案的邊界。

陶瓷基電磁干擾屏蔽材料的這一進展標(biāo)志著材料科學(xué)的重大飛躍。通過系統(tǒng)地理解電磁干擾屏蔽機制，并充分利用從人工智能到精密材料合成等各種現(xiàn)代工程技術(shù)，研究人員有望創(chuàng)新出滿足當(dāng)今科技驅(qū)動型社會迫切需求的解決方案。

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