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(huì)出現(xiàn)形變和熱應(yīng)力。材料的形變及熱應(yīng)力極易導(dǎo)致儀器設(shè)備靈敏度降低、性能變差,甚至直接導(dǎo)致儀器設(shè)備失效。負(fù)熱膨脹材料不同常用材料,其熱膨脹系數(shù)為負(fù),與正膨脹材料進(jìn)行復(fù)合,可獲得熱膨脹系數(shù)近零或可控膨脹的復(fù)合材料。使用近零或可控膨脹系數(shù)的材料制造儀器設(shè)備,可使儀器設(shè)備不會(huì)由于溫度的變化產(chǎn)生形變和熱應(yīng)力,既提高儀器設(shè)備的穩(wěn)定性和精度,又能夠延長(zhǎng)使用壽命。近二十多年來(lái),負(fù)熱膨脹材料的探索和研究受到國(guó)內(nèi)外眾多科研工作者的關(guān)注,已發(fā)現(xiàn)了諸多新型的負(fù)熱膨脹材料。但,對(duì)于新發(fā)現(xiàn)的負(fù)熱膨脹材料,由于面世的時(shí)間較短,對(duì)于發(fā)掘他們的應(yīng)用和加工,仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。本工作將我們課題組制備出的新型負(fù)熱膨脹材料Zr Mg Mo3O12與常用材料進(jìn)行復(fù)合,以期能夠達(dá)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(fù)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(fù)熱膨脹的定義和分類,并對(duì)負(fù)熱膨脹材料的研究現(xiàn)況、負(fù)熱膨脹現(xiàn)象、各類負(fù)熱膨脹材料的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹。第二部分,介紹了對(duì)負(fù)熱膨脹材料進(jìn)行測(cè)試所需實(shí)驗(yàn)儀器及性能表征方... 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(dòng)模型1.2.3 剛性多面體的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生負(fù)熱膨脹現(xiàn)象在一般情況下，理論研究中的橫向振動(dòng)的橋氧原子引起的熱縮現(xiàn)象適用在低溫時(shí)的負(fù)熱膨脹現(xiàn)象。而在高溫下出現(xiàn)的負(fù)膨脹現(xiàn)象，則可以用剛性多面體的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)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(jié)構(gòu)，都有著相同的八面體和四面體共頂角。對(duì)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(yáng)離子形成了 M-O-M 類型的共價(jià)鍵[37]。M-O 鍵的鍵強(qiáng)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(qiáng)度很弱，極易發(fā)生變化。當(dāng)氧原子橫向振動(dòng)時(shí)，M-O 鍵強(qiáng)度較大，遠(yuǎn)大于 O-O 鍵的作用，使得共價(jià)鍵的長(zhǎng)度以及角度本身并沒(méi)有出現(xiàn)變化，對(duì)于這類的多面體，物理上稱之為剛性體。在該物質(zhì)的溫度不斷的持續(xù)升高時(shí)，這一些具有開(kāi)放性的、內(nèi)部為低密度的骨架結(jié)構(gòu)中，剛性多面體便會(huì)發(fā)生方向?yàn)榉聪虻男D(zhuǎn)，由此會(huì)引起得材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，這種材料的宏觀總體積會(huì)表現(xiàn)為收縮的特

圖 1.3 剛性多面體的轉(zhuǎn)動(dòng)1.2.4 多面體擺動(dòng)與耦合產(chǎn)生的熱收縮[7]有些復(fù)合氧化物，其金屬原子和氧原子也能形成強(qiáng)共價(jià)鍵，但由于不具備低密度空隙的框架結(jié)構(gòu)，且 M2-O 與 O-M1不是剛性單元結(jié)構(gòu)，這種氧化物只能使 M1-O-M2保持在同一線上。在三維晶體構(gòu)造的結(jié)構(gòu)中，MOx結(jié)構(gòu)具有的多面體共用一個(gè)氧橋原子，且具有強(qiáng)共價(jià)鍵，整體空間效果就會(huì)出現(xiàn)由熱振動(dòng)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(fù)熱膨脹出現(xiàn)（如圖 1.4）。

【參考文獻(xiàn)】：
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