负热膨胀材料立方ZrMo_2O_8的合成研究

负热膨胀材料立方ZrMo_2O_8的合成研究

一、负热膨胀材料立方ZrMo_2O_8合成研究(论文文献综述)

杨涛[1](2021)在《钙钛矿化合物负热膨胀增强与调控》文中研究表明负热膨胀材料由于其反常的“热缩冷胀”性,近些年来受到广泛关注。鉴于现代工业对仪器精密程度要求越来越苛刻,热膨胀系数的匹配显得极其关键,尤其是在环境温差较大的电子、航空等领域。因此,研究负热膨胀材料的产生机理并根据机理调控其热膨胀等性能显得尤为重要。作为典型的钙钛矿负热膨胀材料,钛酸铅(PbTiO3)拥有大的负热膨胀系数、高居里温度、大的自发极化等优良性能,极具研究价值。本论文以PbTiO3为研究对象,通过选择合适的组分进行化学替代,对其晶体结构、热膨胀性、铁电性、力学性能等进行调控,实现了负热膨胀性能的增强及零膨胀性能的调控,并探究了其负热膨胀机理。此外,提出了一个半经验公式,可以预测PbTiO3基材料负热膨胀性是否增强。本论文发现了 PbTiO3-BiGaO3体系增强的负热膨胀行为。BiGaO3的掺杂使得该体系四方畸变增大、负热膨胀增强,其居里温度基本保持不变。对该体系进行结构研究发现,BiGaO3的掺杂提高了铁电自发极化,其负热膨胀的增强可以用铁电热致收缩机理解释。基于X射线的最大熵方法揭示了 A位、B位与O杂化的增强导致负热膨胀的增强。中子结构精修表明该体系中Ga与Ti元素位置发生劈裂,Ga更远离O八面体中心,说明Ga的引入对其自发极化有促进作用。此外,在三元体系0.6PbTiO3-0.4Bi(GaxFe1-x)O3中也发现了反常的负热膨胀增强现象。由于Zn元素强的铁电活性,Zn元素的引入发现了另一例使PbTiO3负热膨胀行为增强的体系PbTiO3-Bi(Zn2/3Ta1/3)O3。掺杂后体系的单胞参数、轴比、居里温度、负热膨胀同时增强。该体系负热膨胀的增强来源于其自发极化的增强。球差电镜数据表明掺杂后体系B位元素极化位移增大的现象,其原子位置也更明显地偏离中心位置,这为自发极化的增强提供了直接证据。通过第一性原理计算得到的电荷密度证实了阳离子与氧之间的耦合作用引起负热膨胀行为的增强。在负热膨胀调控方面,本文研究了 PbTiO3-CaTiO3-Bi(Zn2/3Ta1/3)O3体系,其热膨胀系数实现了由负到正的调控。其中,在组分0.55PbTiO3-0.35CaTiO3-0.1Bi(Zn2/3Ta1/3)O3中出现零膨胀性能。由于CaTiO3的掺杂减小了自发极化,当铁电有序贡献与晶格声子热振动贡献相等时,出现零膨胀。此外,CaTiO3的掺杂使得该体系结构致密,拥有较高的硬度;具有一定的应用前景。本论文基于实验数据、负热膨胀机理、体积变化关系等提出一种判断PbTiO3化合物负热膨胀性增强的经验方法。可以用该方法简单、快捷筛选出该化合物负热膨胀是否增强。

施耐克[2](2021)在《新型框架结构负热膨胀化合物合成及机理研究》文中研究指明负热膨胀(NTE)是一种反常的热学行为,它与声子、电荷和晶体结构之间的耦合作用息息相关。研究NTE化合物不仅能够促进人们对物质热膨胀本质的理解,而且有利于推进其在热膨胀调控等前沿领域的应用。本文主要研究具有框架结构的新型NTE材料,涉及普鲁士蓝类似物和氧化物,从晶体结构及晶格动力学角度对其热膨胀及机理进行探究。得到NTE化合物MFe(CN)6(M=Fe,In,Sc,Ru),Cu2P2O7和α-Cu2V2O7,并在氧化物Cu2P2O7和α-Cu2V2O7体系中,通过化学替代的方法,成功对其热膨胀进行调控。采用共沉淀法合成了一系列普鲁士蓝类似物MFe(CN)6(M=Fe,In,Sc,Ru),它们在较宽的温度范围内均表现出NTE。选取具有完美立方形貌的FeFe(CN)6样品进行了 NTE机理的研究。通过同步辐射X射线衍射(SXRD)、X射线对分布函数(PDF)和X射线吸收精细结构(EXAFS)的综合分析,阐明了 FeFe(CN)6的NTE机理。通过EXAFS测得的Fe-C和Fe-N的“真实”键长随温度升高而增大,而SXRD测得的“表观”键长随温度升高而收缩,这表明Fe-C和Fe-N存在横向振动。通过计算原子均方相对位移(MSRDs)证实了 N原子的横向振动主导了 FeFe(CN)6的NTE行为。这些结果直接证明了C和N原子的横向振动是普鲁士蓝类似物产生NTE的关键因素。本文发现了一种制备工艺简单且价格低廉的NTE氧化物Cu2P2O7。Cu2P2O7在空气中化学性能稳定,不易吸水,在氧化物中表现出最强的NTE(αv~-27.69× 1 0-6 K-1,5K-375K)。采用高分辨 SXRD、中子粉末衍射(NPD)、PDF、EXAFS和密度泛函理论计算相结合的方法研究了其复杂的NTE机理。直接的实验证据表明,刚性的PO4和准刚性的CuO5多面体的耦合扭摆和旋转是引起Cu2P2O7中NTE的内在原因,而Cu2P2O7中多面体的偶合摆动主要是由连接相邻的两个PO4多面体的O1原子和连接PO4和CuO5多面体的O4原子的横向振动驱动的。375K左右,Cu2P2O7发生α→β相变,相变后的β-Cu2P2O7中,氧原子的横向振动被严重限制,NTE消失。此外,也通过实验验证了新型NTE材料Cu2P2O7的实际应用价值。通过化学替代的方法能有效地调控Cu2P2O7的热膨胀。当用Zn替代Cu时,随着Zn含量的增加,NTE和NTE工作温区都被抑制。样品Cu0.5Zn1.5P2O7(αv~-2.78 × 10-6 K-1,100-225K)接近零热膨胀。当用V替代P时,NTE温区扩大到更高的温度范围,特别是在化合物Cu2PVO7中,NTE的温度范围比Cu2P2O7提高了 273K,且能同时保持较大的NTE,在100-648K的温度范围内 αv~-26 × 10-6 K-1。另一成分点 Cu2P0.5V1.5O7在 100-750K 均呈现出 NTE。O原子与V原子的横向振动导致多面体的耦合摆动,从而导致NTE。而在NTE温度范围内,化学键的离子性较强,有利于多面体内发生变形,以配合多面体之间的耦合摆动。化学替代调控热膨胀性能的方法被用于α-Cu2-xZnxV2O7(x=0,0.1,0.2)固溶体中,通过增加Zn2+的含量,成功地将体积热膨胀系数从-10.19×10-6 K-1调至-1.58×10-6 K-1零热膨胀。在α-Cu2V2O7中,与V键合的O的横向振动是导致bc平面收缩的主要原因,进而导致α-Cu2V2O7的体积NTE。Zn2+的引入使晶体结构更致密,从而压缩了横向振动的空间,导致α-Cu1.8Zn0.2V2O7产生优异的零热膨胀。本文提出了在各向异性框架结构材料中实现零热膨胀的有效方法。

张志萍[3](2020)在《A、B位离子取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)相变温度调控及其热膨胀性能影响》文中研究表明负热膨胀材料以其独特的“热缩冷胀”性能,在航空航天、微电子芯片封装、传感器、光纤通讯等精密制造领域有着广泛的应用前景。近些年来发现的A2B3O12(A=三价主族金属,过渡金属,镧系金属;B=Mo,W)新型负热膨胀材料具有灵活的化学调控性和优异的负热膨胀性能。A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)材料以制备工艺简单、烧结温度低、负热膨胀性能稳定和室温下不吸湿等优点而备受关注。但是,该系列材料在室温下表现为正热膨胀,随着温度升高发生结构相变,由单斜结构转变为正交结构后才显示优异的负热膨胀特性,相变温度分别在191℃、327℃、372℃、504℃,相变温度较高导致其负热膨胀效应被局限在较窄的高温区间,而且该类材料致密度普遍偏低,制约其应用。针对以上问题,本文以A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料为研究对象,通过A位和B位单离子取代以及A、B位双离子取代来调控该系列材料的相变温度,使其在室温及以上均表现出优异的负热膨胀性能,拓宽其负热膨胀响应温度区间。从取代离子的元素电负性、离子半径,以及对应钼酸盐的晶体结构、吸湿性等方面综合考虑,选取Sc3+作为A位取代离子,W6+作为B位取代离子。本文主要研究内容分为以下五个部分:1、A位Sc3+取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料相变温度调控及其热膨胀性能影响通过低电负性Sc3+取代A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料的A位阳离子,合成A2-xScxMo3O12(0≤x<2)系列材料,考察该系列材料的晶体结构、微观形貌、相变特性及其负热膨胀性能随Sc3+取代量(x)的变化规律,掌握A位Sc3+取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料相变温度的调控规律和负热膨胀性能的影响。研究结果表明,A位Sc3+取代可以有效降低该系列材料的相变温度,拓宽其负热膨胀响应温度区间,使其表现为更为优异的负热膨胀性能。A2-xScxMo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)相变温度的调控并不取决于A位阳离子电负性的高低,而是取决于桥氧键A-O-Mo两侧(A2-xScx)与Mo之间元素电负性差值和离子半径差值的共同作用。2、A2-xScxMo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料微观热膨胀性能研究和致密化改性合成A2-xScxMo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料时,为了避免原料挥发,烧结制备温度低以及钼酸盐自身的特性缺陷导致该系列陶瓷材料的致密度偏低。针对这一问题,对A2-xScxMo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料进行微观热膨胀性能研究,优选在室温具有优异负热膨胀性能的陶瓷材料,对其采用三种方法进行致密化改性:①二次烧结合成工艺:将产物经780℃烧结后,提高最终烧结温度,分别在900-1200℃进行二次烧结;②添加烧结助剂:固相法合成时原料中添加3wt%MgO烧结助剂,烧结过程中由于低熔点物质MgMoO4的形成,加速致密化进程;③液相法合成:采用化学共沉淀法合成前驱体,经过热处理制备得到产物。着重分析致密化过程对陶瓷材料晶体结构、微观形貌、致密度、相变特性和负热膨胀性能的影响规律。研究结果表明,A2xScxMo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列优选的陶瓷材料致密度得到了有效提高,表现出更为稳定优异的负热膨胀性能。3、B位W6+取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料相变温度调控及其热膨胀性能影响A2B3O12(A=Al,In,Cr,Fe;B=Mo,W)系列材料为类质同象化合物,当A为Al,In两种元素时,相应钨酸盐的相变温度低于其钼酸盐的;Cr2W3O12、Fe2W3O12为亚稳相,难以合成。因此通过W6+取代A2Mo3O12(A=Al,In,Cr)系列材料的B位Mo6+,固相法合成A2Mo3-xWxO12(0≤x≤2.5)系列材料,分析了 B位W6+取代对A2Mo3-xWxO12系列材料晶体结构和微观形貌的影响,研究A2Mo3-xWxO12系列材料的热膨胀性能和结构相变的变化历程,掌握B位W6+取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料相变温度调控规律以及负热膨胀性能的影响。研究结果表明,B位W6+取代也可以在一定范围内降低A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)相变温度,拓宽其负热膨胀响应温度区间,但仅实现将Al2Mo3O12的相变温度调控到室温及以下。4、A、B位Sc3+、W6+共同取代对A2Mo3O12(A=In,Cr)系列材料相交温度调控及其热膨胀性能影响W6+取代A2Mo3O12(A=In,Cr)只能在一定的范围进行相变温度调控,在前面工作的研究基础上,尝试采用A、B位Sc3+、W6+双离子共同取代母相材料A2Mo3O12(A=In,Cr)的阳离子,以期获得性能更为优异的A2-xScxMo3-yO12(A=In,Cr)系列负热膨胀材料。研究分析Sc3+、W6+共同取代对母相材料A2Mo3012(A=In,Cr)的晶体结构、物相组成、微观形貌、相变特性及其负热膨胀性能的影响,探讨相变调控机制及其负热膨胀机理。研究结果表明,双离子共同取代对A2Mo3O12(A=In,Cr)相变温度的调控效果比单离子取代的更好。5、基于密度泛函理论计算模拟A2-xScxMo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)时系列材料相变过程A位Sc3+调控A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料的相变温度具有明显的规律性和良好的调控效果。以A2-xScxMo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)为例,通过理论计算模拟离子取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料的相变温度调控规律,为实验工作提供理论支撑。基于密度泛函理论,计算在相同Sc3+取代率下A2-xScxMo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料正交结构、单斜结构的总能量,根据能量变化,模拟室温下该系列材料的相变过程,从理论计算的角度掌握A位Sc3+取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)系列材料的相变温度的影响规律。研究结果表明,模拟计算结果和实验结果相吻合。

胡磊[4](2018)在《氧化铼型氟化物合成、晶体结构、负热膨胀及磁性》文中研究指明负热膨胀是材料奇特物理属性,涉及电荷、自旋、声子与晶格自由度之间的耦合作用。负热膨胀具有重要的理论研究意义和实际应用价值。氧化铼型氟化物是由八面体顶角相连构成的框架结构化合物。其中,单氧化铼结构ScF3及双氧化铼结构CaZrF6均表现显着的负热膨胀特性。本论文以ScF3和CaZrF6为基础,从晶体结构、能带结构等角度进行化学调控,并且从局域结构和声子结构角度出发,探讨其可控热膨胀、半导体特性、高温铁磁的机理。在ScF3中引入Ga和Fe元素,利用传统固相法合成(Sc,Ga,Fe)F3固溶体。这些固溶体具有相同的简单立方晶体结构,表现出系统可控热膨胀特性,其线性热膨胀系数αl=-3.11~+ 3.27×10-6/K(300~900K)。实验证明,Fe元素引入ScF3晶格,使得ScF3由宽带隙抗磁绝缘体转变为高温铁磁窄带隙半导体。同步辐射对分布函数技术解析(Sc,G,Fe)F3固溶体局域结构,发现局域结构发生三方相畸变。该局域结构畸变与负热膨胀的削弱有密切联系。通过同步辐射X射线对分布函数和扩展边吸收精细结构技术的综合分析,发现强负膨胀材料ScF3中Sc-F化学键表现出强烈正膨胀。这一实验现象与传统刚性单元模模型(RUM)不符。通过扩展边X射线吸收精细结构光谱,分析了 Sc-F和Sc-Sc原子对横向和纵向的均方相对位移随温度变化关系,准确计算出Sc-F原子对热振动各向异性因子γ,揭示了 ScF3负膨胀来自于Sc-F原子对较大的热振动各向异性因子γ。同时,指出了刚性单元模模型的不足。通过单源热解法制备不同尺寸ScF3纳米晶体。这些ScF3纳米晶体表现出系统可控热膨胀特征,其线性热膨胀系数为αl=-3.88~+ 0.63×10-6/K(325~675K)。通过同步辐射对分布函数分析,发现ScF3纳米晶体存在局域三方相畸变。局域振动动力学分析显示ScF3纳米晶体的晶格振动硬化,Sc-F原子对热振动各向异性因子γ显着降低。理论计算的声子结构和声子态密度表明,畸变结构中负格林艾森常数的低频声子基本消失。实验和理论结果显示ScF3纳米晶体中的局域畸变抑制了F原子横向热振动,从而削弱了负膨胀。通过控制ScF3纳米晶体中局域畸变可实现负膨胀、零膨胀和正膨胀的系统调控。在ScF3晶格中引入Fe元素,设计出居里温度Tc=545 K的铁磁窄带隙(Eg = 1.87 eV)半导体(Sc,Fe)F3。理论计算表明Fe的3d轨道和F的2p轨道杂化形成杂质能级,极大减小了固溶体能隙。同时,通过不同气氛退火处理,发现样品磁有序随Fe化学价态而发生改变。扩展边X射线吸收精细结构光谱显示Fe元素化合价改变来自于样品中微量F空位。(Sc,Fe)F3固溶体磁性起源可用束缚磁极化子模型来解释,以氟空位为中心的类氢电子1s与Fe的3d电子相互耦合作用,最终产生自旋极化。通过3d过渡金属替代CaZrF6中Ca元素,在MZrF6(M = Ca,Mn,Fe,Co,Ni,Zn)同结构化合物中获得系统可控热膨胀,其线性热膨胀系数为αl =-6.69~+18.23×10-6/K(300~675 K)。借助同步辐射X射线对分布函数分析局域振动动力学,揭示M…F原子链灵活度影响MF6与ZrF6八面体的耦合热振动,最终产生不同热膨胀特性。本论文以氧化铼型氟化物ScF3和CaZrF6化合物为基础,通过特定的化学调控,包括在晶格中引入异质原子和调控化合物晶粒尺寸,获得了一系列热膨胀可控的各向同性化合物。同时在(Sco.85Ga0.05Fe0.1)F3,ScF3纳米晶体(8.1nm)和ZnZrF6中获得了各向同性零膨胀特性。借助同步辐射X射线对分布函数,扩展边X射线吸收精细结构技术及理论计算,揭示局域结构畸变和晶格热振动硬化削弱ScF3和CaZrF6负膨胀的物理本质。此外,在(Sc,Ga,Fe)F3和(Sc,Fe)F3体系中均获得高居里点铁磁窄带隙半导体。本论文不仅揭示ScF3负膨胀机理,同时还拓宽系统可控热膨胀体系,为理解框架化合物负膨胀机理及设计新型负膨胀多功能材料提供了范例。

曹卫刚[5](2017)在《框架结构复合氧化物的物相演变与热膨胀调控》文中进行了进一步梳理框架结构负热膨胀(NTE)材料是一个比较庞大的NTE材料家族,其包括ScF3、A2M3O12(A=三价金属离子,M=W或Mo)、ZrM2O8(M=W或Mo)、MOF等,其相结构和热膨胀的研究具有重要的学术意义和潜在的应用价值。本文主要选择A2W3O12和ZrM2O8为研究对象,虽然人们对这两类材料已经进行了大量的研究,但皆是围绕阳离子的替代去调控相变温度和热膨胀性。本文通过在框架结构中引进客体小分子和采用高温淬火手段对其进行改性,进而研究其结构、相转变和热膨胀性的改变。主要内容如下:氨化使小分子(NH3)进入了ZrW2O8晶格内,与W2形成弱配位键,并与近邻原子发生相互作用,进而改变了相变温度和负热膨胀性。氨化使ZrW2O8的相变温度提高了近50℃,使其负热膨胀系数由-7.8×10-6℃-1调节到了-2.1×10-6℃-1。产生这些改变的原因主要包括两方面:一方面,NH3的进入填充了晶格间隙,减小了材料收缩的空间,使ZrW2O8的整体框架结构刚性增强;另一方面,NH3与近邻原子相互作用,束缚了氧原子的横向热振动。氨化还可以防止ZrW2O3水化,提高其稳定性。另外,对ZrMo2O8,ZrWMoO8和Y2W3O12也都进行了氨化。ZrMo2O8和ZrWMoO8氨化后,其变化趋势和ZrW2O8类似。Y2W3O12经过氨化后,晶体结构发生了改变。室温下,Dy2W3O12呈单斜相,不具有负热膨胀性;升高到一定温度时,转变为具有负热膨胀性的正交相,相变温度为996℃。通过高温淬火的方式,Dy2W3O12的高温正交相被保留至低温。正交相Dy2W3O12在500℃以下可以稳定存在,其负热膨胀系数为αv=-2.6×10-5℃-1。到目前为止,Dy2W3O12是A2W3O12系列负热膨胀材料中负热膨胀系数最大的。另外,对其发光和磁性也进行了研究。Ho2W3O12低温时的相结构一直是个有争议的问题。本文通过不同的制备条件(包括高温淬火)成功地解决了这个争议。研究发现:低温时,Ho2W3O12的热力学稳定相为单斜相,高温时为正交相。由于正交相向单斜相的转变是一个缓慢的过程,故低温时的相组成与制备时的降温速率紧密相关。当降温速率为10℃/min时,Ho2W3O12就可以完全使高温时的正交相保留至低温。正交相Ho2W3O12在600℃下可稳定存在,负热膨胀系数为-2.1×10-5℃-1。在GdxTm2-xW3O12(x=0.5、1和1.5)固溶体中,Gd含量较低(x=0.5)时,室温稳定相为正交相;Gd的含量较高(x=1,1.5)时,室温稳定相变为单斜相,并在高温时转变为正交相。采用高温淬火的方法,GdxTm2-xW3O12(x=1,1.5)的高温正交相被保留至室温,并且在500℃以下稳定存在。Gd0.5Tm1.5W3O12的吸水性较弱,而正交相GdxTm2-xW3O12(x=1.1.5)吸水性则较强。GdxTm2-xW3O12在200~5000C的温度区间内均具有较大的负热膨胀性,并且其负热胀系数随着Gd的含量增加而增大。引进客体小分子和采用高温淬火拓展了A2W3O12、ZrM2O8等框架结构类负热膨胀材料的研究途径,无论在理论研究上,还是在实际应用中,都有着重要意义。

刘亚明[6](2016)在《几种典型材料负膨胀机理的第一性原理研究》文中研究说明随着新技术、新方法、新手段的出现,负热膨胀材料作为材料科学领域的新宠,得到了越来越多的关注。由于目前已有的负热膨胀材料大多为绝缘体,虽有大量的工作采用掺杂、与金属复合等手段改善其导电性能,但金属性的缺失仍然极大地限制了其在电、热、机械等领域的应用。本论文着眼于负热膨胀材料的导电性能,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对几种负热膨胀材料的反常热膨胀机理进行研究,并与相关的绝缘负热膨胀材料对比,去解释负热膨胀特性与导电性的内在联系。本论文的研究内容和结论如下:1.实验报道了立方结构的Re O3不仅具有负热膨胀特性,而且其优异的导电性可与Ag、Cu媲美。借助于第一性原理和准谐近似,我们的计算发现:倒空间M和R点处的格林艾森参数具有负向极大绝对值。与此对应的低频光学支的振动引起Re O6刚性八面体耦合转动,导致体积受热收缩。O-2p和Re-t2g电子态的杂化使其呈现优良的导电特性。实验还指出与其同为立方结构的绝缘体Sc F3,呈现出更强烈的负热膨胀特性,负热膨胀系数约是Re O3的十倍。计算发现二者负热膨胀成因一样,均为M和R点的格林艾森参数出现负极值,以及低频光学支引起的刚性八面体耦合转动。热胀系数差别巨大归因于电子结构的不同。Re-O共价键强于Sc-F离子键,而且按照M和R点振动模式移动原子,发现O原子移位势垒比F要陡。这均使得Re O6八面体的扭转变得困难,导致热胀系数偏小。2.立方相Re O3可认为是A-位缺失的ABO3型钙钛矿结构。A-位原子缺失所致的体心充足空位使得Re O3很容易出现相变。随着压强增加,Re O3呈现的一系列相变过程中,四方相P4/mbm是否存在,一直存在争议。在本章节中我们利用第一性原理计算,借助于声子谱振动曲线、形成热焓和动力学能量势垒,澄清了从立方Pm-3m到P4/mbm相变的可能性,并定量给出转变压强是5.0 kbar。虽然Re O3有多种结构相,但只有立方Pm-3m相存在负热膨胀现象。通过计算不同压强值下的色散关系和对晶体结构分析,立方Pm-3m相在5.0 kbar时,倒空间M点的M3振动模出现虚频,结构不再稳定。M3振动模是立方相出现负热膨胀现象的原因,M3模的软化对应于O原子从x=0.2500移位至x=0.2401,出现相变,负热膨胀现象消失。3.过渡金属镧系碳化物,不仅具有良好的机械性能,还是潜在的超导材料。实验发现四方相La C2在低温区呈现超导电性,还表现出各向异性的负热膨胀特性。在本章节中,借助于第一性原理计算和准谐近似,我们模拟再现了跨越超导温区的负热膨胀现象。计算结论显示c-轴的负热膨胀系数和温区均与实验吻合一致。计算结果还预言了可能由于实验仪器精度不够而没能测出的a-轴的负热膨胀现象。通过计算格林艾森参数和因子群分析,布里渊区中心的Eu和Eg模,边界M和Z点的三支振动模对应负格林艾森参数值,C-C二聚体的横向振动引起晶格La……La有效距离缩短,导致负热膨胀现象。4.实验发现,随着温度升高,钙钛矿Bi Ni O3从低温三斜相转变为高温正交相的过程中,出现了显着的负热膨胀现象,而且还伴随有绝缘体→导体和反铁磁→铁磁的转变。这使得Bi Ni O3的负热膨胀现象貌似与磁、电、热振动均相关,使其负热膨胀机理更复杂。本章节从第一性原理出发,通过计算分析电、磁和晶体结构,证实:高温正交相中,由于Bi-6s与O-2p电子态的杂化,使得费米能级处出现杂化峰,表现为导电性,磁矩为1.732μB/Ni。通过分析电子态密度,发现了Ni与Bi金属间电荷转移。BVSs计算表明两个相的氧化态分别是Bi+3Ni+3O3和Bi+30.5 Bi+50.5Ni+2O3.电荷态密度图显示低温相为G-型反铁磁绝缘体,而且伴随着金属间电荷转移,体系从小体积正交相变成大体积三斜相,出现负热膨胀行为。我们的理论计算很好的解释和证实了金属间电荷转移是Bi Ni O3呈现负热膨胀的成因,为丰富负热膨胀的机理解释提供了新内容。

李玉祥[7](2016)在《Sm1-xCuxMnO3-δ负膨胀材料和SrTiO3-ZrMgMo3O12复合材料的制备、热膨胀性能及机理研究》文中研究指明热胀冷缩性能是自然界中绝大多数物质具有的性能,但不同材料热膨胀特性不同,因此器件的性能以及使用寿命会因零部件中不同材料热膨胀系数的不匹配而出现明显降低的情况。为增强器件材料的机械性能,延长使用寿命,研究低热膨胀材料具有长远的前景以及广阔的应用领域。目前对负热膨胀材料的研究不断深入,很多较好的负热膨胀材料以及低热膨胀材料被陆续投入使用,同时一些新的负热膨胀材料也在被不断的发现,新的负热膨胀机理也在逐步深入研究。钙钛矿锰氧化物化学式为AMnO3,该类化合物结构容易产生畸变形成丰富的晶体结构,因此具有诸多奇异的物理性质,如磁电阻效应、磁热效应等,目前该类材料被广泛应用于磁致冷压缩机和固体燃料电池等方面。本文第一部分以SmMnO3为基材料,用Cu2+离子部分替代Sm3+,制备了Sm1-xCuxMnO3-δ(x=0.05,0.10,0.15,0.20)系列负热膨胀材料,对其制备、结构、热膨胀性能及热缩机理进行了分析研究,主要工作和结果如下:(1)采用固相烧结法成功制备出新材料Sm1-xCuxMnO3-δ,当x﹥0.05时,呈现负膨胀性能,且当x=0.15时,负热膨胀性能最显着,平均线性负膨胀系数达-5.93×10-6/K(473873K);(2)样品Sm0.85Cu0.15MnO3-δ的组织为单一的多面体颗粒粘连而成,颗粒尺寸在89μm,但有少量缝隙和孔洞存在;(3)Sm0.85Cu0.15MnO3-δ负热膨胀现象是由室温下晶格畸变和升温过程中晶胞间的有序排列共同导致的。室温下Cu2+的掺杂导致晶格畸变的加剧,伴随着Jahn-Teller效应,使样品达到一个畸变程度较高,对称性较低的状态,为升温过程中的热收缩现象提供条件。随着温度的升高,晶格结构由高畸变低对称的状态逐步向低畸变高对称状态转变,这个过程中晶胞间排列更加有序更加紧密,伴随着晶格沿着一个轴的方向收缩,在晶胞间微小孔隙的影响下,使材料宏观上表现出负热膨胀性能。本文第二部分介绍了SrTiO3-ZrMgMo3O12复合材料的初制备及性能表征。ZrMgMo3O12是一种具有良好负膨胀性质的负膨胀材料,SrTiO3是一种电子功能陶瓷材料,具有介电常数高、介电损耗低等优点,广泛应用于电子、机械和陶瓷工业,但由于SrTiO3具有高热膨胀系数,受热后可能会形成热应力、微裂纹等物理性质的改变,从而影响了自己本身的性能,导致材料不能得到最充分的利用。为解决这一问题,本研究采用固相法制备ZrMgMo3O12和SrTiO3的复合材料,通过阻抗分析仪测量复合材料的介电性能,通过热膨胀仪测量复合材料的线性热膨胀系数,主要工作及结果如下:(1)采用固相烧结法制备出复合材料SrTiO3-ZrMgMo3O12,最佳烧结温度在600℃,两种物质并没有发生相互之间的取代反应,没有新的物质生成(2)通过与ZrMgMo3O12的复合,SrTiO3的热膨胀性能得到有效的调控,在100Hz频率下,8:2复合比的材料相对介电常数达到2900,具有一定的介电性能。

张飞[8](2015)在《负膨胀ZrWMoO8的制备改性及其与PTFE、PMMA复合的研究》文中研究表明具有负热膨胀性的材料因其特殊的性能而受到人们的广泛关注,ZrWMoO8因其在很宽的范围内具有热稳定性和负热膨胀性而受到广泛的研究。本文主要针对高分子材料的热膨胀系数大的特点,通过在高分子材料中填充改性ZrWMoO8,改善高分子材料的热膨胀性能,使其具有更广泛的用途。论文的主要内容为:1.以水热法和共沉淀法制备出两种形貌的ZrWMoO8粉末,其中共沉淀法制备出无规则形貌的ZrWMoO8,尺寸在2μm10μm,水热法制备的ZrWMoO8为细棒状,尺寸大约为0.4μm×4μm,通过室温600℃的变温XRD数据分析,可以计算出水热法和共沉淀法制备出的ZrWMoO8的热膨胀系数分别为-5.12×10-6K-1、-6.39×10-6 K-1,都具有负热膨胀性能。2.以3-氨基丙基三乙氧基硅烷(kh-550)为表面改性剂,对ZrWMoO8表面进行改性。通过红外光谱仪检测可以发现样品中接有Si—O键,通过接触角检测证明样品的亲水性降低,同时样品在有机溶剂中分散性增强。3.采用改性的ZrWMoO8为填充物,制备出ZrWMoO8/PTFE复合材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热机械分析仪(TMA)、高速往复摩擦试验机和表面轮廓仪对其进行表征。数据表明两种材料复合后未发生晶型改变,未发生化学反应,且两种材料分散均匀。从热分析数据可以发现随着ZrWMoO8含量的增加,复合材料的热膨胀系数逐渐减小,两种形貌的ZrWMoO8相比,水热法制备的棒状ZrWMoO8在减少PTFE热膨胀性能方面更好。当棒状ZrWMoO8的填充量为50 wt%时,PTFE的热膨胀系数由原来的10.5×10-5 K-1降至4.53×10-5 K-1,减小了56.9%。当共沉淀法制备的无规则ZrWMoO8的填充量为50 wt%时,PTFE的热膨胀系数由10.5×10-5 K-1降至7.1×10-5 K-1,减小了约32.4%。对复合材料进行摩擦磨损性能研究表明,填充两种形貌ZrWMoO8都可以降低PTFE的摩擦系数和磨损率,同样棒状ZrWMoO8效果更好。4.利用原位复合法制备ZrWMoO8/PMMA复合材料,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)表征,数据表明两种材料复合未发生晶型改变,未发生化学反应,且两种材料分散均匀。通过热机械分析仪(TMA)对其热膨胀进行表征,结果表明当不规则形貌的ZrWMoO8的填充量是10wt%时,复合材料的热膨胀系数为7.8×10-5 K-1,相比PMMA的热膨胀系数10.6×10-5 K-1,降低了约26.4%。当棒状的ZrWMoO8的填充量为20 wt%时,复合材料的热膨胀系数最小,为7.9×10-5 K-1。

徐建中,刘颖,李妍,谢吉星,屈红强[9](2009)在《负热膨胀材料的研究与应用进展》文中认为总结近年来国内外文献,介绍了负热膨胀材料的定义、分类标准,归纳了具有代表性的负热膨胀材料的几大系列,以ZrW2O8为例介绍了负热膨胀材料的几种常用的合成方法以及影响热膨胀系数的因素,指出了负热膨胀材料潜在的应用领域,并对负热膨胀材料的发展趋势和应用前景进行了预测.

孙秀娟[10](2009)在《化学法制备负热膨胀性ZrW2O8粉体及薄膜》文中指出负热膨胀(Negative thermal expansion,简称NTE)材料研究是材料科学中近年来新兴的学科分支,其中负热膨胀性金属氧化物具有负热膨胀系数大、响应温度范围宽等优点,在光学平面镜、光纤通信领域、医用材料、低温传感器、热电偶及日常生活等方面有巨大的潜在应用价值。特别是新型氧化物ZrW2O8材料,在很宽的温度范围内(-272.7-777℃)表现为良好的各向同性负热膨胀特性,热膨胀系数达到-8.7×10-6℃-1。鉴于ZrW2O8的独特性质,本文围绕着ZrW2O8粉体、薄膜的制备及其负热膨胀特性开展了相关的研究工作。以硝酸氧锆[ZrO(NO3)2·5H2O]和钨酸铵[N5H37W6O24·H2O]为原料,分别通过共沉淀法、溶胶凝胶法和水热合成法制备ZrW2O8粉体,考察不同反应条件、添加剂种类,如聚乙二醇(PEG)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等对粉体粒径及形貌的影响并探讨其作用机理,进而考察负热膨胀特性与粉体粒径的关系。采用溶胶凝胶和水热法制备ZrW2O8薄膜,以柠檬酸、酒石酸、PVA等为添加剂,并通过旋涂法进行镀膜,考察薄膜的形成工艺、初步探索薄膜的形成机理以及负热膨胀特性,揭示薄膜制备工艺关键因素对薄膜化学组成及结构的影响规律。对所得粉体的前驱体进行热重一差热(TG-DSC)分析:以X射线衍射仪(XRD)对所得粉体及薄膜进行物相分析;以扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及原子力显微镜(AFM)对粉体及薄膜的形貌进行表征。利用变温X射线衍射仪精确收集粉体在不同温度下的XRD数据,以Powder X、Material Studio软件分别计算在不同温度下的晶胞参数,进而计算其负热膨胀系数。以X射线光电子能谱仪(XPS)对薄膜的化学组成和状态进行分析。所得结果如下:ZrW2O8粉体:(1)采用共沉淀法制备得到单一立方相ZrW2O8粉体,加入不同类型的添加剂后,有效的减小粉体颗粒尺寸。其中PEG(20000)当加入量为nPEG/nmetal iron=0.032时,由于单层吸附提供的空间位阻效应得到平均尺寸约为0.4×0.4μm的超细ZrW2O8粉体。添加剂对热膨胀系数的影响较小,从室温到500℃范围内平均热膨胀系数约为-6.00×10-6℃-1。(2)只有HCl和HNO3才能提供用于溶胶-凝胶法制备ZrW2O8粉体合成的酸性介质,所得粉体形貌从纳米颗粒变为棒状且负热膨胀系数随颗粒的减小而减小。(3)采用水热法在570℃保温6h制备得到ZrW2O8粉体。所得粉体为规则的棒状,平均尺寸约为1.2×1.2×10μm。粉体具有良好的负热膨胀特性,从室温到500℃,热膨胀系数约为-6.30×10-6℃-1。采用HNO3为介质时,当将水热温度降至160℃时,所得粉体的颗粒尺寸降至纳米级,呈现纳米球形状。加入添加剂SDBS后,粉体颗粒尺寸从原来的1.2×1.2×10μm减小至0.4μm,形状逐渐由棒状转变为类球形、层状圆盘。SDBS的加入对粉体整体的负热膨胀性能无影响,从室温到500℃的平均热膨胀系数约为-5.8×10-6℃-1。ZrW2O8薄膜:(1)采用溶胶凝胶法制备薄膜时,以柠檬酸为添加剂,随着柠檬酸量的增加,改善了ZrW2O8薄膜的开裂现象,所得薄膜致密、无明显的裂纹和孔洞,但表面较粗糙。薄膜和基片的结合力提高至9.01N。薄膜表现为良好的负热膨胀性能,从室温到500℃范围内的平均热膨胀系数随着柠檬酸量的增加从-12.82×10-6℃-1变为-9.84×10-6℃-1。(2)采用原位水热法制备得到的ZrW2O8薄膜由棒状颗粒组成,没有形成连续的薄膜。当以柠檬酸和酒石酸为添加剂时,均能制备得到连续ZrW2O8薄膜,薄膜由相互交叠,形成网状结构的纳米棒颗粒组成。所得薄膜具有良好的负热膨胀性能,两者从室温到500℃范围内平均热膨胀系数分别约为-10.76×10-6℃-1和-12.24×10-6℃-1。(3)所有ZrW2O8薄膜在可见光区域完全透光。与粉体相比,ZrW2O8薄膜α-ZrW2O8向β-ZrW2O8相转变的温度区间降低至100℃到150℃温度范围内。

二、负热膨胀材料立方ZrMo_2O_8合成研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、负热膨胀材料立方ZrMo_2O_8合成研究(论文提纲范文)

(1)钙钛矿化合物负热膨胀增强与调控(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 负热膨胀材料简述
        2.1.1 材料的热膨胀性
        2.1.2 负热膨胀材料的发展历程
        2.1.3 负热膨胀机理简述
    2.2 钙钛矿负热膨胀材料研究进展
        2.2.1 钙钛矿PbTiO_3及其负热膨胀研究进展
        2.2.2 PbTiO_3负热膨胀性能调控
        2.2.3 其他钙钛矿氧化物负热膨胀材料
    2.3 本课题研究内容及意义
3 PbTiO_3基钙钛矿化合物的制备及研究方法
    3.1 PbTiO_3基化合物的制备方法
        3.1.1 实验原料
        3.1.2 实验方法
    3.2 PbTiO_3基钙钛矿化合物的研究方法
        3.2.1 晶体结构的测定
        3.2.2 居里温度的测定
        3.2.3 热膨胀系数的测定
        3.2.4 铁电性测试
        3.2.5 晶格动力学Raman光谱研究
        3.2.6 最大熵法计算电荷密度
        3.2.7 其他研究方法
4 钙钛矿化合物(1-x)PbTiO_(3-x)BiGaO_3增强的负热膨胀性
    4.1 引言
    4.2 样品制备
    4.3 样品分析
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 结构分析
        4.4.2 负热膨胀性
        4.4.3 负热膨胀增强的机理及最大熵法计算的电荷密度
        4.4.4 中子衍射结构精修
    4.5 小结
5 钙钛矿化合物0.6PbTiO_3-0.4Bi(Ga_xFe_(1-x))O_3负热膨胀增强行为
    5.1 引言
    5.2 样品制备
    5.3 样品分析
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 物相分析
        5.4.2 负热膨胀性
        5.4.3 负热膨胀增强原因分析
    5.5 小结
6 钙钛矿化合物(1-x)PbTiO_(3-x)Bi(Zn_(2/3)Ta_(1/3))O_3增强的负热膨胀
    6.1 引言
    6.2 样品制备
    6.3 样品分析
    6.4 结果与讨论
        6.4.1 物相分析
        6.4.2 负热膨胀性
        6.4.3 负热膨胀增强的机理及球差电镜图像分析
        6.4.4 电荷密度第一性原理计算
    6.5 小结
7 钙钛矿化合物(0.9-x)PbTiO_3-0.1Bi(Zn_(2/3)Ta_(1/3))O_(3-x)CaTiO_3热膨胀性调控及力学性能
    7.1 引言
    7.2 样品制备
    7.3 样品分析
    7.4 结果与讨论
        7.4.1 物相分析
        7.4.2 热膨胀性
        7.4.3 可控热膨胀原因分析
        7.4.4 (0.9-x)PbTiO_3-0.1Bi(Zn_(2/3)Ta_(1/3))O_(3-x)CaTiO_3体系的高硬度
    7.5 小结
8 PbTiO_3基钙钛矿化合物负热膨胀增强的预测方法
9 结论与展望
    9.1 结论
    9.2 创新点
    9.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(2)新型框架结构负热膨胀化合物合成及机理研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 热膨胀概述
    2.2 负热膨胀材料的发展
    2.3 负热膨胀机理
        2.3.1 桥连原子横向振动
        2.3.2 磁体积效应
        2.3.3 金属间电荷转移
        2.3.4 铁电效应
        2.3.5 纳米尺寸效应
    2.4 框架结构类负热膨胀材料
        2.4.1 框架结构类负热膨胀材料及机理
        2.4.2 框架结构类材料热膨胀调控
    2.5 本课题研究意义
3 研究方法
    3.1 X射线衍射
    3.2 中子粉末衍射
    3.3 同步辐射X射线吸收精细结构
    3.4 同步辐射X射线全散射
4 普鲁士蓝类似物MFe(CN)_6 (M=Fe,In,Sc,Ru)负热膨胀
    4.1 引言
    4.2 样品合成及表征
        4.2.1 样品合成
        4.2.2 样品表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 晶体结构
        4.3.2 热膨胀性质
        4.3.3 负热膨胀机理
    4.4 小结
5 新型负热膨胀氧化物Cu_2P_2O_7
    5.1 引言
    5.2 样品合成及表征
        5.2.1 样品合成
        5.2.2 样品表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 晶体结构
        5.3.2 热膨胀性质
        5.3.3 负热膨胀机理
    5.4 小结
6 Cu_2P_2O_7基化合物热膨胀调控
    6.1 引言
    6.2 样品合成及表征
        6.2.1 样品合成
        6.2.2 样品表征
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 晶体结构
        6.3.2 热膨胀性质
        6.3.3 热膨胀机理分析
    6.4 小结
7 α-Cu_(2-x)Zn_xV_2O_7热膨胀调控及机理
    7.1 引言
    7.2 样品合成及表征
        7.2.1 样品合成
        7.2.2 样品表征
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 晶体结构
        7.3.2 热膨胀性质
        7.3.3 热膨胀转变机理分析
    7.4 小结
8 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(3)A、B位离子取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)相变温度调控及其热膨胀性能影响(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 热膨胀概述
        1.1.1 固体材料热膨胀机理
        1.1.2 热膨胀系数
    1.2 负热膨胀材料
        1.2.1 负热膨胀材料的发展概述
        1.2.2 负热膨胀材料的分类
    1.3 负热膨胀机理
        1.3.1 低能横向热振动模式
        1.3.2 天平振动模式
        1.3.3 刚性(准刚性)多面体的耦合转动模式
    1.4 A_2B_3O_(12)系列负热膨胀材料
        1.4.1 A_2B_3O_(12)系列材料概述
        1.4.2 A_2B_3O_(12)系列负热膨胀材料的研究现状
        1.4.3 A_2B_3O_(12)系列负热膨胀材料存在的问题
    1.5 本论文的研究工作
        1.5.1 本论文的主要研究内容
        1.5.2 本论文的创新点
第二章 Sc~(3+)取代对A_2Mo_3O_(12)(A=Al,In,Cr,Fe)相变温度调控及其热膨胀性能影响
    2.1 前言
    2.2 实验
        2.2.1 样品制备
        2.2.2 性能表征
    2.3 结果分析与讨论
        2.3.1 Sc~(3+)取代对Al_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        2.3.2 Sc~(3+)取代对In_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        2.3.3 Sc~(3+)取代对Cr_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        2.3.4 Sc~(3+)取代对Fe_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        2.3.5 Sc~(3+)取代对A_2Mo_3O_(12) (A=Al,In,Cr, Fe)相变温度调控的机理分析
    2.4 本章小结
第三章 A_(2-x)Sc_xMo_3O_(12) (A=Al,In,Cr,Fe)致密化改性及其热膨胀性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验
        3.2.1 样品制备
        3.2.2 性能表征
    3.3 结果分析与讨论
        3.3.1 In_(2-x)Sc_xMo_3O_(12)微观热膨胀性能研究及其致密化改性
        3.3.2 Al_(1.6)Sc_(0.4)Mo_3O_(12)微观热膨胀性能研究及其致密化改性
        3.3.3 Cr_(0.6)Sc_(1.4)Mo_3O_(12)微观热膨胀性能研究及其致密化改性
        3.3.4 Fe_(0.5)Sc_(1.5)Mo_3O_(12)微观热膨胀性能研究及其致密化改性
    3.4 本章小结
第四章 W~(6+)取代对A_2Mo_3O_(12) (A=Al,In,Cr,Fe)相变温度调控及其热膨胀性能影响
    4.1 前言
    4.2 实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 W~(6+)取代对Al_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        4.3.2 W~(6+)取代对In_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        4.3.3 W~(6+)取代对Cr_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        4.3.4 W~(6+)取代对A_2Mo_3O_(12) (A=Al,In,Cr,Fe)相变温度调控的机理分析
    4.4 本章小结
第五章 Sc~(3+)、W~(6+)共同取代对A_2Mo_3O_(12) (A=In,Cr)相变温度调控及其热膨胀性能影响
    5.1 前言
    5.2 实验
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 Sc~(3+)、W~(6+)共同取代对In_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        5.3.2 Sc~(3+)、W~(6+)共同取代对Cr_2Mo_3O_(12)相变温度调控及其热膨胀性能影响
        5.3.3 Sc~(3+)、W~(6+)共同取代对A_2Mo_3O_(12)(A=In,Cr)相变温度调控的机理分析
    5.4 本章小结
第六章 Sc~(3+)取代对A_2Mo_3O_(12)(A=Al,In,Cr,Fe)相变特性影响的第一性原理计算
    6.1 前言
        6.1.1 第一性原理理论
        6.1.2 密度泛函理论
        6.1.3 交换关联泛函
        6.1.4 计算工具简介
    6.2 基于密度泛函理论A_(2-x)Sc_xMo_3O_(12) (A=Al,In,Cr, Fe)的第一性原理计算
        6.2.1 In_(2-x)Sc_xMo_3O_(12)的第一性原理计算
        6.2.2 Al_(2-x)Sc_xMo_3O_(12)的第一性原理计算
        6.2.3 Cr_(2-x)Sc_xMo_3O_(12)的第一性原理计算
        6.2.4 Fe_(2-x)Sc_xMo_3O_(12)的第一性原理计算
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

(4)氧化铼型氟化物合成、晶体结构、负热膨胀及磁性(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1. 引言
2. 文献综述
    2.1 热膨胀
    2.2 负热膨胀材料发展
    2.3 负热膨胀机理
        2.3.1 刚性单元模模型
        2.3.2 金属间电荷转移
        2.3.3 磁有序转变
        2.3.4 铁电效应
    2.4 本课题研究内容及意义
3 样品制备与研究方法
    3.1 氟化物固相法合成
    3.2 氟化钪单源热解法
    3.3 X射线衍射
    3.4 中子衍射
    3.5 同步辐射X射线全散射技术
    3.6 同步辐射X射线吸收光光谱
4 ScF_3基固溶体热膨胀和磁性
    4.1 引言
    4.2 ScF_3基固溶体制备、表征
    4.3 晶体结构与负热膨胀
    4.4 磁性与能带调控
    4.5 局域结构解析
    4.6 本章小结
5 ScF_3负热膨胀机理
    5.1 引言
    5.2 样品制备、表征
    5.3 ScF_3结构及负热膨胀
    5.4 ScF_3真实键长变化
    5.5 ScF_3局域振动动力学
    5.6 本章小结
6 ScF_3纳米框架结构局域畸变对热膨胀的调控
    6.1 引言
    6.2 样品制备、表征
    6.3 纳米ScF_3尺寸、形貌与热膨胀
    6.4 纳米ScF_3局域振动动力学
    6.5 纳米ScF_3局域结构与理论计算
    6.6 本章小结
7 高居里温度磁性半导体(Sc_(1-x)Fe_x)F_3
    7.1 引言
    7.2 样品制备、表征
    7.3 晶体结构
    7.4 磁性与半导体性能
    7.5 磁性起源机理研究
    7.6 本章小结
8 MZrF_6 (M=Ca,Mn,Fe,Co,Ni,Zn)热膨胀
    8.1 引言
    8.2 样品制备、表征
    8.3 晶格结构及热膨胀
    8.4 局域结构
    8.5 本章小结
9 结论与展望
    9.1 结论
    9.2 创新点
    9.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(5)框架结构复合氧化物的物相演变与热膨胀调控(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 热膨胀概述
        2.1.1 热膨胀的本源
        2.1.2 热膨胀系数定义及其与热力学关系
        2.1.3 热膨胀材料的分类
    2.2 负热膨胀材料
        2.2.1 负热膨胀材料发展史
        2.2.2 负热膨胀机理
        2.2.3 负热膨胀材料的分类
    2.3 框架结构类负热膨胀材料
        2.3.1 框架结构类负热膨胀材料的分类
        2.3.2 框架结构类负热膨胀材料的主要调控方法
    2.4 ZrW_2O_8相转变和热膨胀的研究
        2.4.1 ZrW_2O_8的相转变
        2.4.2 ZrW_2O_8研究现状
        2.4.3 ZrW_2O_8的负热膨胀机理
    2.5 A_2W_3O_(12)的相转变和热膨胀的研究
        2.5.1 A_2W_3O_(12)的相转变
        2.5.2 A_2W_3O_(12)的研究现状
        2.5.3 A_2W_3O_(12)的负热膨胀机理
    2.6 负热膨胀材料的应用与存在问题
    2.7 本课题的研究内容及意义
3 样品的制备与分析
    3.1 实验原料与仪器
    3.2 合成方法
        3.2.1 高温固相法
        3.2.2 水热法
    3.3 样品的研究方法
        3.3.1 晶体结构的表征
        3.3.2 热膨胀性的测试
        3.3.3 相转变分析
        3.3.4 其它表征方法
        3.3.5 其它性能的测试
4 氨化对ZrM_2O_8(M_2=W_2、WMo和Mo_2)相转变和负热膨胀的调控
    4.1 引言
    4.2 样品合成
    4.3 样品分析
    4.4 氨化对ZrW_2O_8影响的结果与讨论
        4.4.1 物相分析
        4.4.2 晶体结构解析
        4.4.3 相转变分析
        4.4.4 热膨胀分析
        4.4.5 负热膨胀性削弱的机理解释
    4.5 ZrW_2O_8和ZrW_2O_8·0.63NH_3的稳定性
    4.6 氨化对ZrWMoO_8和ZrMo_2O_8的影响
        4.6.1 物相分析
        4.6.2 相转变分析
        4.6.3 热膨胀分析
    4.7 本章小结
5 Dy_2W_3O_(12)的相转变和负热膨胀研究
    5.1 引言
    5.2 样品制备
    5.3 样品测试
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 物相分析
        5.4.2 相转变分析
        5.4.3 热膨胀分析
        5.4.4 相关物性
    5.5 本章小结
6 Ho_2W_3O_(12)的相转变和负热膨胀研究
    6.1 引言
    6.2 样品制备
    6.3 样品分析
    6.4 结果与讨论
        6.4.1 物相分析
        6.4.2 相转变分析
        6.4.3 正交相Ho_2W_3O_(12)晶体结构
        6.4.4 正交相Ho_2W_3O_(12)热膨胀
    6.5 本章小结
7 Gd_xTm_(2-x)W_3O_(12)(x=0.5、1、1.5)的相转变和负热膨胀研究
    7.1 引言
    7.2 样品制备
    7.3 样品分析
    7.4 结果与讨论
        7.4.1 物相分析
        7.4.2 相转变分析
        7.4.3 热膨胀分析
    7.5 本章小结
8 氨化对Y_2W_3O_(12)负热膨胀的影响
    8.1 引言
    8.2 样品制备
    8.3 样品分析
    8.4 结果与讨论
        8.4.1 物相分析
        8.4.2 相转变分析
        8.4.3 热膨胀分析
    8.5 本章小结
9 结论与展望
    9.1 结论
    9.2 创新点
    9.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(6)几种典型材料负膨胀机理的第一性原理研究(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
1 引言
    1.1 热膨胀
        1.1.1 热膨胀现象
        1.1.2 热膨胀系数
    1.2 负热膨胀现象和研究现状
        1.2.1 负热膨胀现象
        1.2.2 负热膨胀研究现状
    1.3 负热膨胀材料的机理和实例
        1.3.1 晶格振动和刚性单元模(rigid unit modes,RUMs)模型
        1.3.2 相变
        1.3.3 价电荷转移
        1.3.4 磁转变
    1.4 本章主要研究内容
2 理论计算方法
    2.1 计算物理学
    2.2 密度泛函理论(density functional theory,DFT)
        2.2.1 多体系统的薛定谔方程
        2.2.2 玻恩-奥本海默近似(Born-Oppenheimor approximation)和哈特里-福克近似(Hartee-Fork approximation)
        2.2.3 Hohenberg-Kohn定理和Kohn-Sham方程
        2.2.4 交换关联泛函E_(XC)[ρ]
        2.2.5 DFT+U
    2.3 晶格振动的计算和PHONOPY软件用法简介
        2.3.1 直接法
        2.3.2 PHONOPY程序包计算流程
3 立方相ReO_3与ScF_3负膨胀系数巨大差异的对比
    3.1 背景介绍
    3.2 计算方法和计算细节
    3.3 计算结果及讨论
        3.3.1 结构优化
        3.3.2 晶格振动和负热膨胀
        3.3.3 负热膨胀现象和机理解释
        3.3.4 负热膨胀现象与电子结构的关系
    3.4 本章小结
4 声子模软化引起ReO_3相变
    4.1 研究背景
    4.2 计算方法
    4.3 计算结果及讨论
        4.3.1 ReO_3不同相的结构特性
        4.3.2 ReO_3不同相的电子结构
        4.3.3 晶格动力学和形成热焓曲线
        4.3.4 振动模软化诱发结构相变
    4.4 本章小结
5 超导材料LaC_2的负热膨胀特性的理论研究
    5.1 背景介绍
    5.2 计算方法和计算细节
    5.3 计算结果与讨论
        5.3.1 LaC_2的结构优化和电子结构
        5.3.2 声子振动谱
        5.3.3 热膨胀系数
        5.3.4 沿c-轴向出现NTE现象的机理
    5.4 本章小节
6 电荷转移引起钙钛矿结构BiNiO_3负热膨胀特性的研究
    6.1 背景介绍
    6.2 计算方法
    6.3 计算结果及讨论
        6.3.1 结构优化和磁学性质
        6.3.2 电子结构
        6.3.3 金属间电荷转移和负热膨胀机理
    6.4 本章小结
7 总结及展望
    7.1 工作总结
    7.2 研究展望
参考文献
在学期间发表的学术论文
致谢

(7)Sm1-xCuxMnO3-δ负膨胀材料和SrTiO3-ZrMgMo3O12复合材料的制备、热膨胀性能及机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 热膨胀性能
    1.2 负膨胀材料的研究进展
        1.2.1 负热膨胀材料的早期研究
        1.2.2 负热膨胀材料的近期研究
    1.3 膨胀材料的热缩机理
        1.3.1 桥氧原子横向振动
        1.3.2 刚性单元模扭转
        1.3.3 阳离子迁移
        1.3.4 相变机理
        1.3.5 磁致伸缩
        1.3.6 相界面弯曲机理
    1.4 负热膨胀材料的制备方法
        1.4.1 固相烧结法
        1.4.2 液相化学共沉淀法
        1.4.3 溶胶凝胶法
        1.4.4 水热法
        1.4.5 激光烧结法
        1.4.6 热压烧结法
        1.4.7 快速烧结法
        1.4.8 气相法
    1.5 负热膨胀材料的应用
    1.6 本论文的研究内容
    1.7 本论文的研究意义
2 负热膨胀材料的性能测试原理及表征手段
    2.1 X射线衍射(XRD)
    2.2 扫描电子显微镜(SEM)
    2.3 差示扫描量热分析(DSC)
    2.4 热膨胀仪分析
3 Sm_(1-x)Cu_xMnO_(3-δ)的制备、结构、热膨胀及热缩机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 Sm_(1-x)Cu_xMnO_3材料的制备
        3.2.2 Sm_(1-x)Cu_xMnO_3材料的性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 物相分析
        3.3.2 热膨胀性能
    3.4 负膨胀机理分析
        3.4.1 钙钛矿结构特点
        3.4.2 Jahn-Teller效应
        3.4.3 负热膨胀机理分析
    3.5 本章小结
4 SrTiO_3-ZrMgMo_3O_(12)样品的制备及性能表征
    4.1 引言
    4.2 实验
        4.2.1 原材料粉体SrTiO_3,ZrMgMo3O12的制备
        4.2.2 SrTiO_3-ZrMgMo_3O_(12)材料的性能测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 SrTiO_3材料样品的XRD分析及微观形貌
        4.3.2 ZrMgMo3O12材料样品的XRD分析及微观形貌
        4.3.3 SrTiO_3-ZrMgMo_3O_(12)复合材料的XRD分析
        4.3.4 SrTiO_3-ZrMgMo_3O_(12)复合材料介电性能分析
        4.3.5 SrTiO_3-ZrMgMo_3O_(12)复合材料膨胀性能分析
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
个人简历及攻读硕士期间发表的学术论文和发明专利
致谢

(8)负膨胀ZrWMoO8的制备改性及其与PTFE、PMMA复合的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 负热膨胀材料概况
    1.3 ZrW_2O_8负热膨胀材料概述
        1.3.1 ZrW_2O_8的结构与性质
        1.3.2 ZrW_2O_8的膨胀机理
        1.3.3 ZrWMoO_8的制备方法
        1.3.3.1 高温固相合成法
        1.3.3.2 湿(软)化学合成法
        1.3.3.3 激光合成法
    1.4 无机粉末的表面改性研究
    1.5 负热膨胀材料与聚合物基复合的研究
    1.6 研究的主要内容与意义
第二章 ZrWMoO_8的制备研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂和仪器
        2.2.2 实验过程
        2.2.2.1 共沉淀法合成
        2.2.2.2 水热法合成
        2.2.3 表征与分析
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 ZrWMoO_8的物相分析
        2.3.2 ZrWMoO_8的负热膨胀性能
        2.3.3 ZrWMoO_8的红外光谱和热分析
        2.3.4 ZrWMoO_8微观形貌分析
    2.4 本章小结
第三章 ZrWMoO_8改性的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器
        3.2.2 实验过程
        3.2.3 表征与分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 接触角测试
        3.3.2 红外光谱分析
        3.3.3 改性前后物相分析
        3.3.4 SEM形貌分析
        3.3.5 改性前后对复合材料的影响
    3.4 本章小结
第四章 ZrWMoO_8/PTFE复合材料的研究
    4.1 引言
    4.2 实验过程
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 实验过程
        4.2.3 表征与分析
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 复合材料的FTIR和XRD分析
        4.3.2 复合材料的差热分析
        4.3.3 复合材料的微观形貌
        4.3.4 复合材料的热膨胀性能分析
        4.3.5 复合材料的摩擦磨损性能分析
    4.4 本章小结
第五章 ZrWMoO_8/PMMA复合材料的研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂和仪器
        5.2.2 实验过程
        5.2.3 表征与分析
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 FTIR和XRD分析
        5.3.2 SEM表征与分析
        5.3.3 热膨胀性能分析
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
附录

(9)负热膨胀材料的研究与应用进展(论文提纲范文)

1 负热膨胀材料的发展
2 负热膨胀材料的合成方法
    2.1 氧化物直接合成法[28-29]
    2.2 燃烧法[30-31]
    2.3 单晶生长法[32]
    2.4 共沉淀法[33-34]
    2.5 微波合成法[35-36]
    2.6 溶胶-凝胶法[37-38]
    2.7 酸蒸汽水热前驱物分解法[39-40]
3 影响热膨胀系数的因素
    3.1 材料中含水量对热膨胀系数的影响
    3.2 冷却速度对热膨胀系数的影响
    3.3 晶胞体积对热膨胀系数的影响
4 负热膨胀材料的应用
    4.1 精密机械
    4.2 光学
    4.3 电子
5 结语

(10)化学法制备负热膨胀性ZrW2O8粉体及薄膜(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 负热膨胀材料的发展
    1.2 负热膨胀机理
        1.2.1 相转变
        1.2.2 桥原子的低能横向热振动
        1.2.3 刚性多面体的旋转耦合模型
        1.2.4 阳离子迁移
        1.2.5 固体内压转变
        1.2.6 相界面弯曲
    1.3 负热膨胀材料的分类
        1.3.1 AM_2O_7系列NTE材料
        1.3.2 AM_2O_8系列NTE材料
        1.3.3 A_2M_3O_(12)系列NTE材料
        1.3.4 结构特征
    1.4 制备ZrW_2O_8粉体的方法
        1.4.1 氧化物直接合成
        1.4.2 微波合成ZrW_2O_8粉体
        1.4.3 溶胶凝胶法
        1.4.4 单晶ZrW_2O_8的生长
        1.4.5 共沉淀法
        1.4.6 燃烧法
        1.4.7 水热合成法
        1.4.8 喷雾干燥合成
    1.5 无机薄膜的制备
        1.5.1 物理气相沉积方法(PVD法)
        1.5.2 化学气相沉积(CVD法)
        1.5.3 溶胶-凝胶法(Sol-gel法)
    1.6 负热膨胀材料的应用基础研究现状与发展前景
    1.7 本论文选题思想及研究内容
第二章 共沉淀法制备ZrW_2O_8粉体
    2.1 沉淀法
    2.2 沉淀法的分类
        2.2.1 直接沉淀法
        2.2.2 均相沉淀法
        2.2.3 化学共沉淀法
    2.3 ZrW_2O_8粉体的制备以及PEG对制备粉体的影响
        2.3.1 实验方法
        2.3.2 结果与讨论
    2.4 其它添加剂对制备ZrW_2O_8粉体的影响
        2.4.1 实验方法
        2.4.2 结果与讨论
    2.5本章小结
第三章 溶胶-凝胶法制备ZrW_2O_8粉体
    3.1 溶胶-凝胶法
        3.1.1 溶胶-凝胶法的工艺原理
        3.1.2 溶胶-凝胶法的优缺点
    3.2 不同酸对ZrW_2O_8粉体制备的影响
        3.2.1 实验方法
        3.2.2 结果与讨论
    3.3 添加剂PVP对制备ZrW_2O_8粉体的影响
        3.3.1 实验方法
        3.3.2 结果与讨论
    3.4 其它添加剂对ZrW_2O_8粉体的影响
         3.4.1 实验方法
         3.4.2 结果与讨论
    3.5 柠檬酸溶胶凝胶法制备ZrW_2O_8粉体
        3.5.1 实验方法
        3.5.2 结果与讨论
    3.6 本章小结
第四章 水热法制备ZrW_2O_8粉体
    4.1 水热法
        4.1.1 水热反应动力学和形成机理研究
        4.1.2 水热法制备粉体的特点
        4.1.3 水热法粉体制备技术
    4.2 水热法制备ZrW_2O_8粉体
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 结果与讨论
    4.3 酸对制备ZrW_2O_8粉体的影响
        4.3.1 实验部分
        4.3.2 结果与讨论
    4.4 添加剂SDBS对制备ZrW_2O_8粉体的影响
        4.4.1 实验方法
        4.4.2 结果与讨论
    4.5 其它添加剂对制备ZrW_2O_8粉体的影响
        4.5.1 实验方法
        4.5.2 结果与讨论
    4.6 本章小结
第五章 溶胶凝胶法制备ZrW_2O_8薄膜
    5.1 溶胶凝胶法制备薄膜
        5.1.1 溶胶-凝胶法制膜的特点
        5.1.2 溶胶-凝胶法制膜工艺
        5.1.3 溶胶-凝胶制膜法方式
    5.2 基片的选择与清洗
    5.3 柠檬酸溶胶-凝胶制备ZrW_2O_8薄膜
        5.3.1 实验方法
        5.3.2 结果与讨论
    5.4 PVA溶胶-凝胶法制备ZrW_2O_8薄膜
        5.4.1 实验方法
        5.4.2 结果与讨论
    5.5 以柠檬酸为添加剂制备ZrW_2O_8薄膜
        5.5.1 实验方法
        5.5.2 结果与讨论
        5.5.3 改变柠檬酸的量对制备ZrW_2O_8薄膜的影响
    5.6 以酒石酸为添加剂制备ZrW_2O_8薄膜
        5.6.1 实验方法
        5.6.2 结果与讨论
    5.7 以PVA为添加剂制备ZrW_2O_8薄膜
        5.7.1 实验方法
        5.7.2 结果与讨论
    5.8 本章小结
第六章 水热法制备ZrW_2O_8薄膜
    6.1 水热法制备薄膜
        6.1.1 水热法制备薄膜的特点
    6.2 原位水热法制备ZrW_2O_8薄膜
        6.2.1 实验方法
        6.2.2 结果与讨论
    6.3 以柠檬酸为添加剂制备ZrW_2O_8薄膜
        6.3.1 实验方法
        6.3.2 结果与讨论
    6.4 以酒石酸为添加剂制备ZrW_2O_8薄膜
        6.4.1 实验方法
        6.4.2 结果与讨论
    6.5 本章小结
第七章 结论
第八章 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文及参研项目

四、负热膨胀材料立方ZrMo_2O_8合成研究(论文参考文献)

  • [1]钙钛矿化合物负热膨胀增强与调控[D]. 杨涛. 北京科技大学, 2021(08)
  • [2]新型框架结构负热膨胀化合物合成及机理研究[D]. 施耐克. 北京科技大学, 2021(02)
  • [3]A、B位离子取代对A2Mo3O12(A=Al,In,Cr,Fe)相变温度调控及其热膨胀性能影响[D]. 张志萍. 扬州大学, 2020
  • [4]氧化铼型氟化物合成、晶体结构、负热膨胀及磁性[D]. 胡磊. 北京科技大学, 2018(08)
  • [5]框架结构复合氧化物的物相演变与热膨胀调控[D]. 曹卫刚. 北京科技大学, 2017(05)
  • [6]几种典型材料负膨胀机理的第一性原理研究[D]. 刘亚明. 郑州大学, 2016(08)
  • [7]Sm1-xCuxMnO3-δ负膨胀材料和SrTiO3-ZrMgMo3O12复合材料的制备、热膨胀性能及机理研究[D]. 李玉祥. 郑州大学, 2016(02)
  • [8]负膨胀ZrWMoO8的制备改性及其与PTFE、PMMA复合的研究[D]. 张飞. 湖南科技大学, 2015(04)
  • [9]负热膨胀材料的研究与应用进展[J]. 徐建中,刘颖,李妍,谢吉星,屈红强. 河北大学学报(自然科学版), 2009(04)
  • [10]化学法制备负热膨胀性ZrW2O8粉体及薄膜[D]. 孙秀娟. 江苏大学, 2009(09)

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负热膨胀材料立方ZrMo_2O_8的合成研究
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