热收缩化合物——负热膨胀性及成因

文章综述了负热膨胀化合物、负热膨胀机理与应用等方面的进展.负热膨胀是最近十多年来新兴的研究领域,目前已经发现较多化合物具有负热膨胀性能,它们广泛分布在类似ZrW2O8开放式框架结构化合物、磁性合金、反钙钛矿结构的Mn3AX、PbTiO3基铁电化合物、纳米颗粒等领域.在负热膨胀机理研究方面,原子热振动机理研究相对充分,成功地解释了一部分框架式结构化合物负热膨胀机理;然而,较多负热膨胀起源与非振动机理相关,如:物质磁性、铁电性、电子作用、纳米尺寸效应等.文章最后从实际应用角度出发对未来负热膨胀材料研究进行了展望.     

铁电陶瓷Pb1-xLaxTiO3的热膨胀性

通过溶胶-凝胶的方法合成了Pbl-xLaxTiO3铁电陶瓷,用X射线测定其固溶范围为0.0≤x<0.4;晶胞参数随x连续变化,呈非线性关系;当x在固溶范围内增加变化时,Pbl-xLaxTiO3由四方相向立方相转变,转变点在x=0.25附近.当x超过固溶极限xx=.4时,有少量的La2Ti2O7焦绿石相生成.通过高温X射线衍射测定了Pbl-xLaxTiO3(x=0.10、0.15、0.20、0.30)的晶胞参数随温度变化的关系,得到了本征热膨胀性;同时也提供了一种测量铁电材料居里温度的有效方法.DSC分析表明,固溶化合物Pbl-xLaxTiO3的热稳定性随着固溶度x的增加而降低.     

熔盐快速合成Pb1-xLaxTiO3粉体

采用全氧化物为原料，利用熔盐法合成了Pb_1-xLa_xTiO₃(0.0≤x≤0.40)，当x=0.45时，烧绿石相La₂Ti₂O₇出现。计算了合成反应活化能，并在700 ℃下在NaCl-KCl体系中仅用5 min就合成了Pb_0.9La_0.1TiO₃。Pb_1-xLa_xTiO₃陶瓷在0.00≤x<0.25时，晶体结构为四方相，在0.25≤x≤0.40时为立方相。采用700 ℃ NaCl-KCl和900 ℃的Na₂SO₄-K₂SO₄两种熔盐体系获得了尺寸分布集中的球形颗粒，这些表明熔盐法晶体生长为扩散控制生长机理。     

溶胶-凝胶法合成钛酸锌陶瓷粉体

本文以钛酸四丁酯、乙酸锌、柠檬酸、乙二醇和乙醇为主要原料，用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法，经两次热处理合成出均一的钛酸锌（ZnTiO₃）陶瓷粉体，并用TG-DTA、XRD和FE-SEM等对其组织结构和形貌进行了表征。结果表明，热处理方式对产物组成和晶型有较大影响。     

熔盐法合成LiTaO3粉体

LiTaO3由于其突出的电光、压电和热释电效应,以及居里温度高、介电常数低,介电损耗小、老化速率低等特点,已成为广泛应用的功能材料[1,2]。而且,LiTaO3还可以与其他陶瓷材料如(K0.5Na0.5)NbO3等复合制成新型压电陶瓷[3]。另外,与陶瓷材料PZT相比较,该种压电材料不含铅,不会造成环境污染,属环境协调性绿色材料。LiTaO3的熔点很高(1630℃)[4],目前合成这类材料的常规方法有固相法、质子交换法和溶胶-凝胶法等[5￣9]。其中固相法采用Li2O和Ta2O5为原料,高温煅烧(往往高于1000℃),由于Li2O在高温下易挥发,使化学计量比较难控制[6],且在…     

(Fe1-xNix)ZrF6固溶体晶体结构与可调控的热膨胀性质

绝大部分物质具有热胀冷缩的基本性质,然而近年来的研究发现一些化合物具有反常的负热膨胀性质,其为有效调节物质热膨胀系数(CTE)提供了可行性,尤其调控各向同性化合物热膨胀性质是一个重要的研究方向。本文以双ReO₃结构的固溶体(Fe_1-xNi_x)ZrF₆为研究对象,对(Fe_1-xNi_x)ZrF₆固溶体的制备、晶体结构以及热膨胀调控开展了深入研究。(Fe_1-xNi_x)ZrF₆固溶体呈现全程固溶特性,通过Ni²⁺对Fe²⁺进行化学替代的方法实现了(Fe_1-xNi_x)ZrF₆热膨胀系数在大范围内的有效调控(−3.24×10⁻⁶– +18.23 × 10⁻⁶ K⁻¹,300–675 K),尤其,在(Fe_0.5Ni_0.5)ZrF₆化合物中得到了零膨胀性能。作为一种典型的框架结构化合物,晶胞中F原子横向热振动的差异是导致各自不同热膨胀差异的本质原因。该研究给我们提供了一个基于开放式框架结构化合物的热膨胀调控方法。