自然界中的材料大部分具有熱脹冷縮特性,隨著溫度改變,材料由于熱脹冷縮,會出現(xiàn)形變和熱應力。材料的形變及熱應力極易導致儀器設備靈敏度降低、性能變差,甚至直接導致儀器設備失效。負熱膨脹材料不同常用材料,其熱膨脹系數(shù)為負,與正膨脹材料進行復合,可獲得熱膨脹系數(shù)近零或可控膨脹的復合材料。使用近零或可控膨脹系數(shù)的材料制造儀器設備,可使儀器設備不會由于溫度的變化產(chǎn)生形變和熱應力,既提高儀器設備的穩(wěn)定性和精度,又能夠延長使用壽命。近二十多年來,負熱膨脹材料的探索和研究受到國內(nèi)外眾多科研工作者的關注,已發(fā)現(xiàn)了諸多新型的負熱膨脹材料。但,對于新發(fā)現(xiàn)的負熱膨脹材料,由于面世的時間較短,對于發(fā)掘他們的應用和加工,仍處于實驗室研究階段。本工作將我們課題組制備出的新型負熱膨脹材料Zr Mg Mo3O12與常用材料進行復合,以期能夠達到改善熱膨脹系數(shù)的目的,從而制作出具有可調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)作用的復合材料。論文分為四大部分,具體內(nèi)容如下:第一部分,系統(tǒng)介紹了負熱膨脹的定義和分類,并對負熱膨脹材料的研究現(xiàn)況、負熱膨脹現(xiàn)象、各類負熱膨脹材料的優(yōu)缺點進行了介紹。第二部分,介紹了對負熱膨脹材料進行測試所需實驗儀器及性能表征方... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

原子之間的作用力

圖 1.2 橋氧原子橫向振動模型1.2.3 剛性多面體的轉動產(chǎn)生負熱膨脹現(xiàn)象在一般情況下，理論研究中的橫向振動的橋氧原子引起的熱縮現(xiàn)象適用在低溫時的負熱膨脹現(xiàn)象。而在高溫下出現(xiàn)的負膨脹現(xiàn)象，則可以用剛性多面體的轉動來解釋。例如鉬酸鹽、鎢酸鹽等。在這些材料中，它們本身的內(nèi)部結構，都有著相同的八面體和四面體共頂角。對于這些材料，它們內(nèi)部的氧原子是處于頂角的位置，從而與陽離子形成了 M-O-M 類型的共價鍵[37]。M-O 鍵的鍵強度很大，由此這類材料本身剛性是很大的，發(fā)生變形需要很大的能量；然而相反的，多面體之間相互連接的鍵強度很弱，極易發(fā)生變化。當氧原子橫向振動時，M-O 鍵強度較大，遠大于 O-O 鍵的作用，使得共價鍵的長度以及角度本身并沒有出現(xiàn)變化，對于這類的多面體，物理上稱之為剛性體。在該物質的溫度不斷的持續(xù)升高時，這一些具有開放性的、內(nèi)部為低密度的骨架結構中，剛性多面體便會發(fā)生方向為反向的旋轉，由此會引起得材料內(nèi)部結構更加緊密，這種材料的宏觀總體積會表現(xiàn)為收縮的特

圖 1.3 剛性多面體的轉動1.2.4 多面體擺動與耦合產(chǎn)生的熱收縮[7]有些復合氧化物，其金屬原子和氧原子也能形成強共價鍵，但由于不具備低密度空隙的框架結構，且 M2-O 與 O-M1不是剛性單元結構，這種氧化物只能使 M1-O-M2保持在同一線上。在三維晶體構造的結構中，MOx結構具有的多面體共用一個氧橋原子，且具有強共價鍵，整體空間效果就會出現(xiàn)由熱振動引起的耦合現(xiàn)象。這種現(xiàn)象使得兩金屬原子間間距減小，宏觀上引發(fā)負熱膨脹出現(xiàn)（如圖 1.4）。

【參考文獻】：
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本文編號：2989404