基本介紹
- 中文名：稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料
- 外文名：RE tungstate negative thermal
定義,結構分類,生產工藝,膨脹機理,性能測試方法,套用前景,
定義
稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料是指具有負熱膨脹效應的稀土鎢酸鹽材料。材料隨著溫度升高，體積縮小；溫度降低，體積變大，與常規材料的熱脹冷縮現象正好相反。稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料可以單獨用於一些需要冷脹熱縮的場合，也可將負熱膨脹材料與常規的正熱膨脹材料按一定配比和一定的方式製備膨脹係數可以精確控制的複合材料，從而根據實際套用需要製成膨脹係數為正值、負值或零的材料。
結構分類
稀土鎢酸鹽材料依照其晶體結構可以分為單斜結構和正交結構兩大類，只有正交結構的稀土鎢酸鹽材料才具有負熱膨脹效應。
生產工藝
稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料採用標準的固相反應工藝，以氧化鈧和三氧化鎢粉體為原料，經過反覆研磨混合後，在1373K下進行燒結製備而成。
膨脹機理
稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料可用基於橋氧原子橫向熱振動的“準剛性單元模式”來加以解釋，膨脹力量來自於氧原子間的互斥力，它會隨著稀土離子半徑的增大而減弱，大離子半徑的稀土鎢酸鹽材料會具有更高的負熱膨脹性能。對於具備單斜結構的稀土鎢酸鹽，WO4四面體與AO6八面體之間則是共棱聯接，它們在升溫過程中很難發生協同搖擺運動，多面體不易發生變形，材料整體呈現不同程度的熱脹冷縮的性質。
性能測試方法
一是對材料粉體進行變溫XDR測試，獲得材料在不同溫度下的晶胞參數，從而計算出其負熱膨脹係數，一般稱作材料的本徵熱膨脹係數。
二是採用熱膨脹儀對塊體材料進行測試，可直接算得其熱膨脹係數，稱作巨觀熱膨脹係數。
套用前景
稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料在精密儀器製造、航空、航天、航海、通訊等高精尖技術領域用途廣泛。稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料的溫度範圍相對較廣，開展此類材料研究對於促進優勢資源綜合利用具有積極意義。未來對於此類材料的研究應注意從以下幾個方面開展：
新的材料製備工藝的嘗試。有關稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料的製備多採用固相反應法，需要在較高的溫度下進行熱處理，生產成本較高。未來需要嘗試採用新的製備工藝，如濕化學法中的共沉澱法、水熱法、溶膠－凝膠法等。
相關材料薄膜和其它材料複合的研究。目前稀土鎢酸鹽負熱膨脹系列主要是研究粉體的製備和負熱膨脹性能，將來應通過薄膜和其它材料複合來拓寬其套用範圍。
實際套用的開拓與推廣。目前對於負熱膨脹材料的研究，特別是稀土鎢酸鹽負熱膨脹材料的研究尚局限於實驗室的科研階段，距離實際套用還有很多問題需要解決，需要加大該類材料實際套用的開拓與推廣力度，在實際套用中不斷發現問題，解決問題。
負熱膨脹機理的深入探索與完善。有關稀土鎢酸鹽負熱膨脹的機理，當前套用比較多的是“準剛性單元模式”，未來對於此類材料負熱膨脹機理的研究尚有待於深入探索與完善。
